破碎自动化方案.doc

碎矿车间自动化及3960、4020轨道衡控制初步方案
1工艺流程概述
采矿工艺采用13°胶带斜井（1200m）＋竖井（罐笼）＋辅助斜坡道开拓方案，矿区前期开采3900m中段以上矿体，根据从上到下的开采顺序和中段划分，确定首采地段为4020m中段和3960m中段部分矿体。中段采用上下盘脉外平巷与穿脉巷道组成的环形运输方式，井底车场采用环形布置形式。各中段矿石由电机车牵引矿车运到主溜井，经振动放矿机至颚式破碎机，粗碎后又经缓冲矿仓及振动放矿机将粗碎矿石输送至通往地表的斜井胶带；
碎矿由粗碎、中碎、细碎、筛分、干式预选抛尾等系统组成。破碎系统按照多碎少磨、节约能耗的原则，为保证最终破碎产品粒度，设计采用两段一闭路的破碎流程。给矿粒度≤200mm，产品粒度-10mm。
斜井胶带机上的粗碎矿石经1#皮带，至2#皮带上的布料小车输送至7个中碎矿仓，中碎矿仓下设7台振动给料机经3#皮带将粗碎矿石运至HP400标准型圆锥破碎机（中碎），中碎产品及细碎产品合并由4#皮带经5#可逆皮带，送至3个筛分矿仓，仓下设3台振动给料机将矿石送往3台2YAH2460双层圆振筛进行筛分，筛中落入6#皮带的矿石经永磁磁力液桶进行干选，铁矿石落入8#皮带，废石由11#皮带式输送机运至废石仓，经仓下的振动放矿机装车外运；含铁矿石与筛上落入7#皮带的矿石由8#皮带输送至2个细碎矿仓，仓下设2台振动给料机分别经9、10#皮带机进入2台HP400短头型圆锥破碎机（细碎），细碎产品落入4#皮带，构成破碎筛分闭路。而双层圆振筛筛下产品经12#皮带由13#可逆皮带将粉矿产品送入4个转运矿仓储存，经粉矿仓下的4台振动放矿机装车运往尕林格矿区，进入磨浮生产系统。
2 自控方案
2.1设计范围
根据工厂现状，本自控方案设计所涉及的监控范围为矿井（含粗破）和中碎、细碎、筛分、干式预选抛尾部分。
2.2总体设计目标
采用国内成熟的检测仪表及过程控制技术，按三电一体的思路，实现碎矿生产过程的主要工艺设备的计算机监控、自动化操作与控制，以降低成本、提高劳动生产率、改善作业条件、稳定产品质量为目标，使企业得到更大的效益，增强市场竞争力。
2.3设计原则
1） 在满足工艺生产及安全要求的前提下，检测与控制项目的设置力求简化、行之有效，应用较成熟、有效的自动控制技术。
2） 设计中注重检测元件及执行设备的产品质量，以保证检测及控制系统的整体性能。
3） 本工程采用主站集中监控和现场就地监控（操作）相结合的方式。
4） 根据现场工艺设备的布置情况，现场就地监控（操作）的设置，采取就近、相对集中，方便使用、安装、维护和检修的原则。
2.4主要监控设备选型原则
参考类似工程使用的经验，在满足工艺生产要求的前提下，主要监控设备选型的总体要求是性能可靠、经济实用。
1）控制系统的具体选型原则为：
(1)选用国内领先的产品，满足三电（电气、自动化仪表、过程控制计算机）一体化要求、技术成熟、适合选矿厂生产工艺特点。
(2)至少应具有在国内同类行业三年以上类似功能的成功业绩。
(3)性能价格比适中。
2） 检测仪表的选型原则为：
仪表选型时应充分考虑工艺介质的特点，在满足工艺要求的前提下，择优选用性价比好的国内领先的产品。
3、自动控制系统
自动控制系统主要具备三个功能：数据采集和处理、模拟量控制及开关量顺序控制。
结合本工程监控项目设置分散的特点，根据具体情况设置多个远程分站（详见控制系统配置图），以确保整个生产流程及辅助设施可靠安全地运行，便于操作和维护；系统整体配置按三电一体化的系统模式来考虑，三电系统统一设置，在功能分配和硬件配置上统筹考虑。
主站控制系统主要有由工程师站、操作员站、控制站及通讯网络等组成，以实现工艺生产过程参数的自动采集及控制。通过通讯网络，工程师站、操作员站、远程分站以及随工艺设备成套的PLC设备之间进行双向数据通讯，实现资源与数据共享。
在主站，操作人员以显示器和键盘作为主要监视和控制手段，可方便地对监控范围内的正常工况进行实时监控、对主要设备进行启停操作、对异常工况报警和对紧急事故进行处理、定期或不定期进行数据报表的打印等等。
在3960中断和4020中断面主溜井曲轨卸载站分别设动态轨道衡，（轨距900mm,每节矿车载重16000Kg.每节矿车长X宽X高 4900X1800X1660mm）检测运矿量，现场就地显示、数据信息也可上传至地面主站进行显示、统计、记录、打印。
根据分层分布式控制原则，对破碎系统分成4个相对独立运行的分站，每个分站监控范围如下：
一、主溜井——原矿振动给料机——颚式破碎机——颚破储矿料仓

二、中矿振动给料机——胶带斜井皮带——1号皮带—— 2号皮带——布料小车——中矿缓冲料仓
三、 7个中矿振动放矿机——3号皮带——中破碎——4号皮带——5号可逆皮带——筛分缓冲仓
细碎振动给料机——9号皮带和10号皮带——细碎 4号皮带——5号可逆皮带——筛分缓冲仓
四、振动筛给料机—振动筛——上层料—— 7号皮带 8号皮带 细碎缓冲仓
粗料
中层料—6号皮带—磁滚筒———废料—11号皮带——抛废料仓——振动放矿机
下层料——12号皮带——13号可逆皮带——粉矿仓——电动卸矿闸门
一分站主要检测及控制的内容：
检测内容：
1、 主溜井原矿仓料位检测采用高性能雷达料位计，可就地和远程监视料位上、下限报警，防止料空。
2、 颚破储矿料仓料位检测采用雷达料位计，可就地和远程监视料位、上下限报警，防止料满或料空。
3、 利用颚式破碎机的软启动柜预留通讯口，监控破碎机的运行电流和故障。
4、 颚式破碎机电动机的运行信号、故障信号（硬接点），
5、 振动给料机运行、停止、故障信号（硬接点）
以上信号都通过PLC上传给主站
监控方案：
1、 分站PLC取主溜井原矿仓、颚破储矿料仓料位并上传主站，高低位报警，给现场给一报警信号！
2、 原矿振动给料机、颚式破碎机、颚破储矿料仓实现连锁控制，逆起顺停。颚破储矿仓料位过高实现连锁停机！每台设备可就地控制、分站控制和主站远程控制，就地控制优先.
3、 在主站和分站控制时可以利用料仓料位自动控制破碎系统运行。
4、 颚式破碎机及振动放矿机启动前均就地和远程发出生产预警信号，以警示、保护现场人员的安全。
5、 启动颚式破碎机、振动放矿机同时，开启除尘风机、通风机；当颚式破碎机、振动放矿机，停止工作时延时停止除尘风机、通风机。
6、 启动条件:主溜丼料位不在底限、颚破储矿料仓不再高限及破碎机达到运行条件。
7、 新增振动放矿机变频控制柜，用于调节颚式破碎机给矿量，使给矿量与颚式破碎机生产能力相适应。

二分站主要检测及控制的内容：
检测内容：
1、检测斜井胶带、1~2#皮带机设跑偏、打滑、撕裂、拉绳开关状态。
2、利用胶带斜井皮带运输机PLC采集以下接点信号：
电机1起动、电机1停车、电机2起动、电机2停车、润滑启停、启车报警音响、请求集控连锁、电机1运行正常指示、电机2运行正指示、胶带机运行正常指示、润滑正常指示、液体软起正常指示、高压故障指示、电机1故障指示、电机2故障指示、润滑故障指示、液体软启动故障指示、故障报警音响。
3、采集1、2#皮带、2#皮带布料器、除铁器的运行、停止、故障信号。
4、7个中碎缓冲矿仓料位检测均采用雷达料位计，可就地和远程监视料位、上下限报警，防止料空。
5、采集皮带机头除尘机运行、停止、故障信号。
以上信号都通过分站PLC上传给主站

控制方案：
1、中矿振动给料机运行信号、给料分配器运行信号、中矿缓冲料仓料位通过分站PLC上传主站，中矿缓冲料仓料位高低位报警，跟现场给一报警信号。
2、中矿振动给料机、斜井皮带及1-2#皮带按照逆起顺停原则。
3、当破碎及输送生产过程任何环节出现事故报警时，可及时按照预先设计的停车顺序停止工作，避免因矿石堆积而扩大事故。
4、利用中矿缓冲仓的料位信号，通过 2#皮带布料小车的动力配电柜，实现就地或远程对中碎矿仓的自动均匀布料。
5、启动皮带机同时，开启除尘风机；当皮带机停止时延时停止除尘风机
6、胶带斜井皮带的主站、分站、就地控制通过胶带斜井皮带机自带的PLC实现。
7、每台设备可就地控制、分站控制和主站远程控制，就地控制优先.。
以上控制功能分站可独立完成。
三分站主要检测及控制的内容：
检测内容：
1、 筛分缓冲矿仓料位检测采用雷达料位计，可就地和远程监视料位、上下限报警，防止料满或料空
2、 3、4、5、9、10#皮带机检测跑偏、打滑、撕裂、拉绳开关。 3、 3#皮带设双托辊电子皮带秤，可就地现示瞬时及累计矿量，同时可将流量信号远传主站。
4、利用圆锥破碎机自带的PLC控制站预留的通讯口检测圆锥破碎机、电机电流、润滑油油温、油压，液压油油压，主电动机、润滑电机、液压电机的运行、停止、故障状态。
5、采集3、9、10#皮带上金属探测器的报警信号。
6、采集除尘机、新风机运行、停止、故障信号。
7、利用4#皮带软启动器预留通讯接口采集4#皮带电机电流和故障信号。
8、采集3、4、5、9、10#皮带电机运行、停机和故障信号
以上信号都通过分站PLC上传给主站
控制方案：
1、 中、细碎矿仓底部的振动给料机自带变频控制柜，中碎给料通过3#电子皮带秤和变频调节振动给料机实现给料闭环控制。以使其供矿能力调整至与圆锥破碎机的生产能力相匹配。
2、 利用筛分矿仓料位信号，通过5#可逆皮带实现就地或远程对筛分矿仓自动均匀布料。
3、 细碎振动给料机通过变频调节振动给料机的给矿量，实现、细破圆锥破碎机的给矿控制，使破碎机工作在合适的范围内。
4、 通过圆锥破碎机的高压软启动柜留通讯接口，实现圆锥破碎机的启动监控。分站和主站控制时，圆锥破碎机的监控通过分站PLC由圆锥破碎机自带的PLC完成。就地控制时由圆锥破碎机自带的PLC完成对圆锥破碎机的控制。
5、 圆锥破碎机及振动给料机启动前均就地或远程发出生产预警信号，以警示、保护现场人员的安全。
6、 3台圆锥破碎机可以单独或者同时运行。
中碎圆锥破碎机的控制方案：3#皮带金属探测器无报警、中碎缓冲料仓不在低限、筛粉缓冲料仓不在高限、中碎振动给料机、中碎圆锥破碎机、3、4、5#皮带具备运行条件。可按逆起原则起动。
中碎缓冲料仓在低位、筛粉缓冲料仓高位时，按顺停原则停止，
正常停机按顺停原则停止。
中碎振动给料机、中碎圆锥破碎机、3、4、5#皮带正常运行时，一号细碎圆锥破碎机加入并联运行方案：3#皮带金属探测器无报警、细碎1号缓冲料仓不在低位、1号细破、9#皮带、1号细破振动给料机具备进行条件，按逆起原则起动1号细破、9#皮带、1号细破振动给料机。1号细碎缓冲料仓在低位时，按顺停原则停1号细破、9#皮带、1号细破振动给料机。
中碎和1号细碎并联运行时，当发生中碎缓冲料仓低料位只需中碎圆锥破碎机、3#皮带、中碎振动给料机按顺停原则停机。
当发生危及人生或者设备安全的情况时，应按尽量减少损失的原则停机。
其余运行方式类同！
7、 当3#皮带上金属探测器发出发现金属时，立即停3#皮带和中矿振动放矿机，当金属取出后，可按照逆起顺停原则起动3#皮带、中矿振动放矿机。
当9、10#皮带上金属探测器发出发现金属时，立即停9、10#皮带和细碎振动放矿机，当金属取出后，可按照逆起顺停原则起动9、10#皮带、细碎振动放矿机。
每次启动设备前先起风机、除尘机，后起设备。停时相反。
8、 每台设备可就地控制、分站控制和主站远程控制，就地控制优先.
以上控制功能分站可独立完成。
四分站主要检测及控制的内容：
检测内容：
1、细碎缓冲仓、废石仓和粉矿仓料位检测采用雷达料位计，可就地和远程监视料位、上下限报警，防止料空.
2、采集 6、7、8、11、12、13#皮带机跑偏、打滑、撕裂、拉绳信号。
4、检测电磁滚筒电机、圆振筛、7、8、11、12、13#皮带机电机运行、停止事故信号。
5、11、12#皮带设双托辊电子皮带秤，对废石和粉矿计量，可就地现示瞬时及累计矿量，同时可将流量信号远传至主站。
6、采集4个粉矿仓电动卸矿闸门分合状态，2个废石仓振动放矿机的工作状态。
7、通过8、12#皮带软启动器预留通讯接口，采集8、12#皮带电机电流和事故信号。
以上信号都通过分站PLC上传给主站
控制方案：
1、筛分缓冲仓底部的振动给料机（共3台，每台功率2*2.2KW）新增设变频控制柜，以使其供矿能力调整至与圆振筛的生产能力相匹配，实现均匀连续供矿。
2、细矿缓冲料仓、废石仓、粉矿仓料位上下限位发生报警时，应给现场提供报警信号。
3、筛粉振动给料机、圆震筛、6、7、8、11、12、13#皮带根据细矿缓冲料仓、废石仓、粉矿仓料位信号，按照逆起顺停原则起停。
4、以上设备启动前均向就地和主站发出预警信号，以确保人员安全。
5、转送主站传送的电动卸矿闸门允许操作命令（常闭允许），电动卸矿闸门由现场操作。
6、转送主站传送的废石仓振动放矿机允许操作命令，放矿机由现场操作。
7、8#皮带运行时电磁除铁器应起动。
8、每台设备可就地控制、分站控制和主站远程控制，就地控制优先。
9、通过变频对6#皮带电磁滚筒进行调速，以使干选达到最大。
每次启动设备前先起风机，后起设备。停时相反。
上述控制功能分站可独立完成。
4、 通讯：
分站与主站之间通过光纤连接，传输速率不低于100Mbps，采用TCP/IP 协议，具有分站可扩容性，符合 IEEE 802.3 国际标准，满足自动化控制系统的所有需求。
5、 控制主站：
1）网络系统图见附图。采用组态王、WINCC等组态软件，实现现场设备的状态和运行参数的实时显示，集成SCADA、组态、脚本(Script)语言和OPC等技术，提供 在W1ndows 2000、XP及以上环境下使用各种通用软件，预留大屏幕接口；
2)控制方案:
破碎系统：1—4分站构成破碎车间控制系统，通过现场开关选择就地、远程控制，主站控制室可以选择单体设备试车、分站独立运行或系统联动；系统联动时，分站控制缓冲料仓料满时，联动停机改为主站可设置为联动停机或相应下级工艺线正常运行时停本级给料机，待缓冲料仓料位正常后恢复本级给料（不包括四号分站），四号分站的废料仓或粉矿仓料满后，停筛粉给料机让操作人员决定是否停本系统，如操作人员不停本系统，等料位正常后自动恢复筛分给料。
正常显示工艺流程图、各种运行信号（如电机电流、料位、各种设备的运行状态），各种运行信号均在工艺图上显示，各种设备的操作可在工艺图上用鼠标完成。
事故时能显示事故位置、同时可向工艺监控系统上传事故位置信号，使工艺监控系统启动定点监视。同时发出声、光报警信号。
对3960中断和4020中断面主溜井曲轨卸载站分别设的动态轨道衡进行实时数据采集、统计并打印。记录能够保存一年以上。
3）、数据库功能：
采用SQL数据库，每半小时对各种生产、运行参数分类记录一次，正常运行参数保存不低于1年，事故参数不低于3年，当存储器快满时产生预警信号以便管理人员转存数据。
4）、报表功能：
每班系统自动对采集数据进行整理，自动形成各种报表：事故时自动形成事故原因报表。
报表保存时间1年
5）、事故追忆功能，事故追忆时间不低于3月。
6）、控制权限：
可以设置不同的控制权限，同一权限可以设为不同的人，有查看报表权限的人才能查阅报表，形成标准值班日志供值班人员填写。可根据设定的传播方式上传并储存数据，值班日志保存时间一年
7）、电源
设一套带逆变电源装置的直流开关电源，电池容量40AH,逆变器有在线功能，容量3KVA，做为主站的备用电源，引一路交流电源作为主站的正常工作电源，电源进线设防雷装置。
各分站电源采用UPS做备用电源，停电时使用时间30分钟，各分站失电时能及时向主站发出停电信号。
8）、机房
机房采用防雷和防静电布置，防静电地板离地面高度不低于40，静电地板下设接地线网，接地电阻不大于1欧，静电地板下设布线槽。
9)、GPS卫星时钟
主站通过GPS对时，分站时间通过以太网与主站对时。
10）、主站具有扩容性。
11）、预留和上位机的以太网通讯接口，可上传报表和其他是设定的上传数据。建立工序能力资料库，以达到根据上位机下达的生产任务组织生产目的。
6、主要工程设备明细表：
1
雷达料位计(1个)
主溜井原矿仓料位
2
雷达料位计
1
颚破储矿料仓料位
3
雷达料位计9
中碎矿仓料位、细碎矿仓料位
4
GPS卫星时钟1
用于主站对时
5
雷达料位计3
筛分矿仓料位
6
雷达料位计4
转粉矿仓料位、废石矿仓料位
7
开关电源1
逆变电源装置容量3KVA主站备用电源（40AH）
8
仪表保护箱19
用于所有雷达料位计的保护
9
双托辊电子皮带称
3#皮带给矿量计量（带宽：1200）
10
双托辊电子皮带称
12#皮带给矿量计量（带宽：1400）
11
双托辊电子皮带称
11#皮带废矿量计量(650)
12
金属探测仪1
安装在3#皮带机头部
13
变频控制柜1
圆振筛给料机控制
14
变频控制柜1
颚振动放矿机控制
15
PLC站(西门子)
各分站用
16
工业控制机1
主站用
17
网络交换机1
分站与主站传输数据用
18
打印机1
主站用
19
2台计算机
主站操作站、工程师站、
20
网线
大约3000米
8、 系统图：