快速定量装车范文

快速定量装车范文（精选7篇）

快速定量装车 第1篇

关键词：煤矿装车车号识别,自动配料与称量,PLC

1装车工艺现状及存在的不足

各大煤场、大型码头等场合对快速定量装车系统的需求迫在眉睫。经过调查研究, 在企业中最常用的两种装车形式为轨道移动式装车机装车工艺和定量秤式装车楼装车工艺[1]。装车楼装车的特点是装车系统固定, 货运车在装车楼下定速移动, 通过箕斗落煤进行装车。

以上两种装车工艺在一定程度上满足了运输单位的需求, 但某些环节的设计无法解决现场中的一些突发问题, 仍然影响了煤炭的运输效率[2]。存在的问题体现在以下几个方面。

1.1由于我国的列车车皮的规格不统一, 因此当列车进站时, 需要由专人抄录车皮相关信息, 再传送到控制室, 装卸人员才能根据车皮装载量控制装卸速度。如遇到风雨等恶劣天气, 就会进一步增大抄录信息的难度, 严重影响了装车的效率。

1.2控制室装卸人员控制装载进度的手段较为单一, 主要通过视频监控和手动控制列车牵引装置。这需要装卸人员注意力高度集中, 稍有疏忽, 就会出现少装或超载的情况。少装, 就得重复操作;超载, 就得派专人进行二次卸煤。这些情况也加大了工人的工作量。

1.3列车进入到煤仓下方后, 列车移动和下煤仓落煤的速度不能保持一致, 这会导致列车装载不均匀, 给地磅称量造成错误的判断, 造成少装, 无法实现列车的最大装载量。

2对装车系统改进的几点设想

围绕煤矿煤炭定量装车系统存在的不足和缺陷, 本文从以下几个方面进行改进, 力求改善目前的装车现状。

2.1列车车号识别技术

我国铁路货运车皮存在着生产厂家不同, 规格各异的现状。如何实现不同车皮车号的准确识别是解决快速装车的一个关键问题。

采用基于微波射频技术的车号自动识别系统, 代替人工抄录列车车皮信息, 实现了货运车皮信息的准确识别, 弥补了条形码技术环境适应能力差、识别速度低的不足, 为煤矿的装车系统提供了准确的列车信息等实时基础参数。

车号自动识别系统利用微波的特点, 当装载列车进入自动识别系统的读取范围内, 车皮明显位置上的电子标签接收到微波信号并将部分微波转换为工作电流, 为射频标签内部电路供电, 同时, 将另一部分微波反馈回读取设备。由装载车辆无线标签返回的信号包含负载车牌号和车辆的其他相关信息, 通过以太网PC解码, 车载数字信息传输以后读取装置, 并保存到数据库中, 完成了装载车数量自动识别车辆。车号识别系统工作原理示意图如图1所示。

2.2自动配料与称量技术

自动配料与称量技术主要是控制缓冲仓在最短时间内往定量仓中准确配料与称量, 它的可靠性对装车的精度起到了至关重要的作用。该环节控制对象主要包括缓冲仓闸门的开度、定量仓称重传感器。

电脑将扫描到的实际载重量作为参数发送给PLC, 以称重传感器信号作为反馈信号, 实时与目标值进行同步比对。采用PID调节的原则, 通过控制缓冲仓逐步减小闸门的开度, 控制煤炭的流量, 当达到目标范围时, 自动关闭所控制的闸门。

2.3车位判别技术

停车判别主要采用光电传感器作为检测元件, 判断列车的位置和列车间距, 利用车厢自身, 以阻止对光束的反射。由同步电路接通电路, 以检测物体的是否存在, 同时将输入电流转换成光信号输入到发射机, 接收机根据接收到的光线强度对列车具体位置进行检测。

根据列车车厢的不同, 在运输线两侧选择3个装车点, 每个点安装2组光电开关以便形成互补, 判断列车的位置反馈给系统, 与下煤仓闸门形成闭锁。如图2所示, 位置1处的光电开关控制C62, C64, C80车型的放料, 位置2处的光电开关控制C63和C76车型的放料, 位置3处的光电开关控制C70车型的放料。装车开始时, 系统调出由车号识别系统得到列车基本参数, 以此为依据在1, 2, 3三个点中选择一个点, 作为检测点检测信号, 当实际列车行进到一半时, 该处光电开关动作, 信号点闭合, 下煤仓闸门打开, 开始往车厢内放料。

3结语

通过改进车号识别等技术, 一定程度上提高了装车效率和装车精度, 但在一些故障或意外情况下的应急措施考虑依然欠缺。下一步需要将可能出现的故障状态进行总结, 设计出相应的应对措施, 通过PLC、组态技术实现正常运行、故障检测全自动化, 达到真正的快速自动定量装车效果。

参考文献

[1]郭欣.全自动矿山铁路装车系统的设计与开发[J].煤炭科学技术, 2010, 38 (10) .

快速定量装车系统在煤炭行业的应用 第2篇

传统装车方式是在生产力水平低下,机械化、自动化程度不高的社会背景下产生的。随着国民经济的发展,对煤炭的需求与日俱增,传统装车方式存在装车效率低下、劳动强度高、装车精度差、安全性低、环境污染严重等缺点。相比之下,现代化装车系统具有速度快、称重精度高、性能优越、稳定可靠等特点,因而应用速度较快。

1 快速定量装车系统的组成及工作原理

快速定量装车系统是将物料按规定重量连续自动称量并装入火车系统,它主要由输煤系统、装车机械设备、液压系统、自动采样系统、PLC监控系统等组成。

1.1 输煤系统

输煤系统的作用是将煤料及时足量的输送到缓冲仓中,主要由振动给煤机、胶带输送机、电子胶带秤等组成。

1.2 定量装车系统机械设备

定量装车系统机械设备包括钢结构塔架、缓冲仓、定量仓、砝码校正装置、装车溜槽等,系统结构如图1所示。这些设备在电控室的指令下,由液压系统提供动力,通过控制阀控制各自的液压缸工作,使煤从缓冲仓卸到定量仓准确称重后装入各列车车皮。

(1)钢结构塔架。装车站钢结构塔架是全封闭的立式结构,其主要作用是承载上仓胶带的斜拉力和塔架内缓冲仓等设备的重力及振动荷载,并有足够的抗风抗震能力,保证定量装车系统正常运行。

(2)缓冲仓。缓冲仓安装在塔架上层,接收胶带输送机卸下的物料,容量为250~300 t。下部的卸料口用法兰连接液压平板闸门,同时法兰连接定量仓通气道,内壁铺设耐磨层,以提高钢板的使用寿命。缓冲仓内设料位计,以保证有足够的物料给入下方的定量仓。

(3)定量仓。定量仓安装在压力传感器上,其作用是称量,实现定量装车,一般设计容量为缓冲仓的1/3。定量仓采用圆锥形漏斗结构,下接液压平板闸门,顶盖上安装有排气管连通到缓冲仓,可减缓煤流快速进入时气流产生的冲击。

(4)砝码校正装置。主砝码通过联接装置分别悬挂在定量仓两侧仓壁固定砝码的升降液压缸上。砝码重量为10 t,其作用是定期校准定量仓的称量精度。

(5)装车溜槽。装车溜槽采用特殊设计方式,可水平、垂直伸缩移动,用来控制装车的装载高度,能按要求自动平整煤灰,缩短物料下落高度,减少了粉尘的飞扬。

1.3 液压系统

装车液压系统主要由液压泵站、装车阀门工作液压系统、缓冲仓平板闸门工作液压系统、三级采样工作液压系统、辅助压力源(蓄能器)等组成,当临时断电或液压泵失效时,蓄能器可以保证系统安全可靠运行。

1.4 自动采样系统

采样系统设在塔架内,可根据用户要求进行设计,装车的同时可实现采样、缩分、破碎、再缩分与装罐等煤质分析工作。

1.5 PLC监控系统

操作员在控制台上可控制所有装车站内的设备,包括缓冲仓闸门、定量仓闸门、液压动力站、缓冲仓料位显示等,并与集控系统实现通讯。

快速定量装车系统的工作过程:首先通过振动给煤机和胶带输送机把煤料运送到缓冲仓,当仓内煤炭到达设定料位时,开启闸门,煤炭落入定量仓,称重传感器实时测量物料重量,达到预定重量时缓冲仓闸门关闭,定量仓卸料闸门打开,将煤装入车厢中,完成一次装车过程。以此循环作业,直至装完整列车皮。

2 快速定量装车系统主要技术特征

快速定量装车系统单车装载时间不超过40 s,每小时装车可达8 000 t;单节车厢装车精度±0.1%,整列车厢装车精度±0.01%;列车时速0.8~2.0 km/h。自动化程度高,装车的同时可完成平煤和采集煤样等工作,减轻了工人劳动强度。

3 对快速定量装车系统的改进

快速定量装车系统因其装车速度快、效率高、自动化程度高等优点正迅速应用到煤炭工业中,但目前国内各生产厂家在装车站设计及设备应用上存在诸多不足,山东博润工业技术有限公司与美国派克公司联合,对精确快速装车站进行了改进设计。

(1)改进了装车站的整体外形,将方形设计改为圆形设计,大大减小了截风面积,增强了抗风载雪能力,提高了系统的安全性和可靠性。

(2)重新设计装车溜槽,使各部分高度比例设计合理,能适应C61-C80各种车型,避免了需要拆除折断段才能满足车厢高度的要求,提高了效率和安全性。溜槽内的滑道采用塑料合金滑块,使用稳定可靠,不需润滑。溜槽与钢结构采用斜口方式连接,密封性好,避免了撒煤现象。

(3)缓冲仓和称量仓为圆形设计,仓内无死角,避免了物料堵塞。缓冲仓独立支撑,提高了称重式料位计的检测精度,同时配备超声波雷达及倾斜开关以检测仓位,避免出现爆仓危险。称量仓采用高精度数字化称重传感器,抗干扰能力强,提高了称量精度,大大缩短了读数时间。

(4)液压站位于控制室下方的地面上,便于维护,降低了装车站的负重载荷,提高了安全性。采用数字式伺服液压系统,减小了闸门冲击对称量精度的影响,能精确控制闸门开度,使落料更准确。

(5)采用美国AB公司DeviceNet现场数字总线技术的智能装车控制系统。如图2所示,该系统故障点易查询,接线数量少,易维护,数字信号传输速度快,抗干扰能力强,可真正实现全自动装车。

(6)山东博润工业技术有限公司采用专用控制程序,配合进站传感器及射频识别装置对不同车辆规格型号、位置、速度等进行精确识别,以保证对混编列车的无缝切换装车,实现对故障车皮的自动识别处理,使装车系统走向智能化。同时配备了落煤传感器和脱轨报警装置,一旦出现落煤过高及车厢脱轨情况,系统发出报警信息,保证系统安全运行。

4 快速定量装车站的应用前景

目前,铁路是煤炭运输的主要方式,随着近年来煤炭产量的逐年增加,对铁路的运输能力提出了更高的要求,使得铁路运输必须走向规模化、集约化。为了从源头上提高煤炭装车的精确性和效率,要求装车站必须向精确、快速、自动化、智能化的方向发展。同时为了扩展其应用范围,博润公司已经开发出汽车装车系统及火车、气车两用装车系统等,并已投入到应用中,大大提高了装车效率,取得了很好的经济效益。

快速定量装车站全自动控制系统研究 第3篇

快速定量装车站是将物料按规定的重量连续地自动称量并装入列车车厢的系统。目前,国内使用的快速定量装车站的装车环节仍停留在人工半自动化装车操作阶段。由于矿产资源需求量逐渐增大,装车站使用频率提高,人工操作失误造成的撒煤、刮蹭、车厢掉道现象时有发生,严重影响了装车安全和效率。因此,非常有必要开发快速定量装车站全自动控制系统。

本文采用Matlab对装车站作业过程中的缓冲仓给料环节、定量仓配料环节与最后的装车环节进行动态过程仿真,研究了装车站全自动控制系统各个环节的准确性以及协调控制技术,为装车站全自动控制系统的建立和完善提供了借鉴。

1 快速定量装车站全自动控制系统组成及原理

快速定量装车站全自动控制系统由缓冲仓给料系统、定量仓配料系统、自动连续装车系统以及计量称重系统、液压控制系统、电气控制系统、软件系统、自动润滑系统等子系统组成[1,2]。

该系统基于大型料斗秤的工作原理,预先通过给料系统向装车站缓冲仓中充填物料至指定吨位;然后通过配料系统为定量仓配料至车皮标重的吨位,同时计量称重系统对所配物料进行精确称量;最后通过自动连续装车系统来装车。整个过程中,给料系统始终工作,给料速率根据仓位变化不断调节,配料与装车系统周期性工作,其它电气、软件、液压、润滑等系统与之相关联,各子系统协同工作,通过控制闸门和溜槽等关键设备的精确动作,实现连续动态行进中的快速准确配料与装车。

2 给料系统自动控制技术

2.1 控制原理

给料系统是保证快速装车的前提条件,它直接决定了装车的速度和连续性,因此,该过程的自动控制尤为重要。该系统的控制对象主要包括给料机、变频器、输送胶带及缓冲仓料位等。其中给料机数量最多,从几台到几十台不等[4]。

传统的给料系统控制方式是利用脉冲给料原理,在装车过程中交替增减给料机启动数量来调节给料速度,进而调节缓冲仓料位。该方式的料位波动值往往很大,给料机启停频繁,并且需要操作人员实时观察屏幕上所显示的缓冲仓料位,决定给料机启停,容易错过启动时机,造成列车停留。

为了实现给料系统的平稳有序控制,主要泵、电动机均采用了变频调速方式,并通过闭环反馈控制与模糊控制、PID控制相结合的控制方式,保证参数调节的实时性与稳定性。缓冲仓给料系统控制原理如图1所示。

给料系统以缓冲仓料位作为被控量,料位测量传感器测量结果以kg为单位。考虑到物料粒度、物料湿度、缓冲仓高处落料的重力冲击、液压闸门震动的影响,以及列车额定载重的变化,在控制结构中引入模糊理论对被控变量进行修正,给缓冲仓一个相应的区间设定值,允许其在一个小范围内波动。给料开始前,根据列车总节数和额定载重计算出装车总需求吨数,并默认缓冲仓料位从零往设定值逼近增长。在给料初期,输送胶带先行启动,起始流量为零,CST控制胶带逐渐达到满速,此时启动给料机,胶带流量趋向设定值,调节各PID参数,开始匀速向缓冲仓给料。当缓冲仓料位进入区间设定值时,缓冲仓闸板打开,开始装车配料。

2.2 Matlab仿真分析

采用Matlab软件对缓冲仓给料系统控制过程进行仿真研究[3,4,5],设置缓冲仓总料位为300 t,观察225 s装车时间内料位变化情况,如图2所示。可以看出,在该段时间内,料位在10%~90%间变动。当料位低于10%时,指示灯显示煤量不足,给料机自动增大给煤量;当料位高于90%时,指示灯显示仓满,给料机自动减少给煤量,直至停止前方给煤输煤系统相关设备的运行。

3 配料系统自动控制技术

3.1 控制原理

定量仓配料系统描述的是在尽可能短的时间内,缓冲仓按车厢额定重量往定量仓中准确配料的过程。它直接决定了装车的精度。配料系统主要包括缓冲仓闸门、定量仓高精度传感器和液压电动机。

为了既能保证配料系统的快速性,又能保证静态精度,在硬件上对液压系统的伸缩油缸和电磁换向阀进行优化设计,引入位移检测开关,使闸门行程连续可调,控制更加有效[4]。同时在定量仓支座上安装高精度称重传感器,确保测量精度和高速传输。定量仓配料系统控制原理如图3所示。

在配料过程中,引入液压驱动系统的压力、闸门动作时间作为前反馈控制。设计时把每节车厢的额定载重转化为定量仓初始设定值,以称重传感器的检测信号作为反馈信号,与计算机给定的设定值相比较,通过PID算法得到控制策略,控制缓冲仓液压闸门的开度,达到调节物料流量的目的。

3.2 Matlab仿真分析

设置定量仓满仓料位为100 t,为满足精确配料的要求,通过配料系统将料位控制在80 t以内;当料位达到80 t时停止配料,等待下一节车厢达到指定位置时再开始放料装车。设45 s为一个配料周期,定量仓配料过程中的料位变化如图4所示。从图4可看出,前10 s缓冲仓下放物料,将定量仓快速填充至指定吨位后停止下放,然后等待10 s,待车厢驶入后开始向车厢放料,在25 s内完成放料装车,直至定量仓物料放空。

4 装车系统自动控制技术

4.1 控制原理

连续装车控制原理如图5所示。装车之初,安装在铁轨上的车号识别传感器自动对经过的列车车厢依次进行扫描,把车号、车型等信息存入计算机数据库,给每节车厢一个“待装”标识。装车开始时,计算机预设顺序控制参数,并与PLC实时对话,发送第一节车皮额定载重;PLC收到指令后,控制缓冲仓闸门开启,并根据预设参数向定量仓快速配料;配料完成后,PLC向计算机发送指令;计算机收到指令后读数,并把相关信息写入数据库,同时把该车皮标识为“已装”,然后从数据库中取出下一节标识为“待装”的车皮信息。如此连续循环,当数据库中记录均无“待装”标识时,可确定本次列车装车完毕,计算机向PLC发送停车指令,装车系统自动关闭。计算机和PLC都具有高速运算、通信功能,每次对话时间不超过1 s。

4.2 Matlab仿真分析

用Matlab软件仿真连续装车过程,所得总吨位变化曲线如图6所示。其中对点实测吨位曲线是根据相应时间实际装车吨位报表显示值手工描绘的曲线,吨位与时间比曲线是Matlab仿真所得。通过比较可以看出,仿真结果与实际情况接近,满足实际装车平稳性控制的要求。

图7为自动连续装车偏差变化曲线。从图7可 看出,在100节车厢的装车过程中,在保持输送胶带和给料机连续运行、给料控制平稳、缓冲料位充足、列车持续行进的前提下,装车量偏差变化基本维持在±0.4‰之间,实现了连续、准确装车作业的自动控制。

5 结语

研究了装车站作业过程中给料、配料及装车的自动控制技术并进行了Matlab仿真,为设计装车站自动控制系统提供了一种方法和思路,为进一步优化设计提供了参考依据。

摘要：研究了快速定量装车站给料系统、配料系统及装车系统的自动控制技术,并使用Matlab软件进行了仿真实验。仿真结果验证了各系统自动控制方法的有效性和准确性,为进一步优化装车站全自动控制系统的设计提供了借鉴。

关键词：快速定量装车站,给料系统,配料系统,装车系统,自动控制,Matlab仿真

参考文献

[1]张广军,席启明,张新,等.煤矿铁路运输快速定量装车系统关键技术[C]//煤科总院50周年院庆科技论文集.北京:煤炭工业出版社,2007:50-55.

[2]张新.快速定量装车站钢结构优化设计研究[J].煤炭工程,2008(4):23-25.

[3]姜树杰,李冬辉.基于SIMULINK的自动控制系统的仿真实验研究[J].天津工程师范学院学报,2005,15(1):34-36.

[4]张新.双定量仓快速定量装车站设计研究[J].煤炭科学技术,2008(3):77-81.

快速定量装车 第4篇

关键词：煤炭行业,快速定量,装车系统,应用

近年来,快速定量装车系统的应用领域愈发广泛,大到港口和码头,小到煤炭企业、矿石场等,都在使用该技术开展散状物定量装卸工作。 就我国目前情况而言,60%的煤炭运输都是通过铁路运输完成, 所以铁路煤炭运输的煤炭装车方式的选择就显得尤为重要。 快速定量装车系统相较于传统的装载机装车、普通漏斗装车以及煤仓匣门装车等方式,优越性更加明显。

1快速定量装车系统的优越性分析

1.1 零误差

该系统的计量精度非常高, 这主要是因为该系统中定量漏斗所使用的静态称重压力传感器的精度非常之高, 并且其所能承载的吨位也较大。 而对仪器本身而言,其测量误差也不会超过万分之三。 定期的检验校正也能在很大程度上保证其精确性,检验校正必须通过使用标准砝码完成,进而实现0.1%的单车装车精度。 如此,整列车的装车精度就能达到0.05%的标准。

1.2 杜绝质量纠纷

该系统所使用的静态称重技术在提高系统精度的同时还解决了煤炭装车的速度和精度之间存在的各种矛盾。 理论上讲,该系统的装车能力能够约达5 600 t / h。 从系统输入开始到整个装载完成的过程,都是由系统管理完成。 系统通过半自动、全自动以及手动控制在很大程度上提高了其运行管理的水平, 使得管理费用大大降低,还有效减轻了装车操作人员的劳动强度,实现了各种信息的精准化控制和安全传输。 从某种意义上讲,该系统使散状煤炭的装车质量大大提升, 有效避免了因质量问题而引发的种种纠纷。

2快速定量装车系统在煤炭行业中的应用分析

2.1 快速定量装车系统工作原理

待装煤炭的列车到站之后,应当首先确定待装煤炭的品种将初始的静态计算软件启动, 明确需要开启的给煤机的台数以及具体的给煤量,开启输煤系统。 所选定的煤种在输煤皮带的作用下过渡到溜槽等其他环节,把煤卸至装车系统缓冲仓里面,在此时,应将动态优化计算软件启动,该软件能够根据缓冲仓中的煤位自动对列车的装车情况和具体煤种进行变频调节, 传送给煤机,以实现对煤量的控制,形成一个闭环的控制系统。

当缓冲仓内的煤位达到设定的标准之后, 便可开启位于缓冲仓下放的平板匣门,将装好的煤下放至称重仓当中。 称重仓中安装有称重传感器,能够对被下放的煤进行实时测量,当煤达到所预定的质量之后,便可关闭缓冲仓的配料匣门,进而使静态精确测量得以实现。

等到全部车厢到位之后, 位于称重仓下的装车溜槽便能发挥其作用,顺利将煤装入对应车厢之内,同时,该装车溜槽还能将车厢内的煤刮平。 位于缓冲仓双翼的滑动式液压无尘平板匣门是用来进行循环作业的关键。 当最后一节车厢装完之后,便可固定溜槽收缩的位置,由打印机打出装车清单,空车重量、毛重量等数据均能在装车清单中显示出来。

2.2 快速定量装车系统构成结构

快速定量装车系统的结构较为复杂,主要由大型钢结构、液压系统、称量系统和点控制系统等部分组成,其结构示意图如图1 所示。

以下五点是对该结构中大型钢结构, 即输煤系统的组成部分的简述。

(1)钢结构塔架。 由图1 可见,装车站的钢结构塔架是一个立体的全封闭式结构。 其具体作用主要体现在如下三方面。 首先是对上仓胶带的斜拉力加以承载。 其次是荷载塔架内的诸如内缓冲仓等设备所产生的重力和振动等。 最后则是抗风、抗震,进而保障该定量装车系统能够正常运行。

(2)缓冲仓。 由图1 所知,缓冲仓通常被安装在塔架的上层主要用于接收由胶带输送机所卸下的煤炭, 其容量在250~300之间。 法兰连接下部卸料口有个液压平板的匣门,与此同时,法兰还要连接定量仓的通气道,其内壁铺设有大量的耐磨层,能够在一定程度上延长钢板使用寿命。 为了保证进入下方定量仓的煤炭充足,通常都会在缓冲仓内设有料位计。

(3)定量仓。 定量仓主要是用于实现定量装车的称量,通常被安装至压力传感器上,其设计容量大约是缓冲仓的1 / 3,是一个圆锥形的漏斗式结构。 下部与液压平板匣门相接,其顶盖上通常都安装有排气管,该排气管一直通到缓冲仓,能够减缓煤流在快速进入时所产生的气流冲击。

(4)砝码校正装置。 在联接装置的作用下,主砝码被分别悬挂在系统中定量仓的仓壁两侧,如此一来,便能实现对砝码升降的控制。一般情况下,砝码的重量约为10 t,其最主要作用是对定量仓称量精度进行定期校准。

(5)装车溜槽。 装车溜槽的设计方式较为特殊,能够在水平或垂直移动之间进行切换,以此实现对装车装载高度的控制。 其不仅能够按照要求自动地平整煤灰, 还能够缩短煤炭的下落高度,进而减少煤灰的飞扬。

3结语

汽车定量装车控制系统设计 第5篇

近年来, 我国经济持续发展, 成品油需求不断增加, 使得汽、柴油等油品的装车作业十分繁忙。人工装车存在效率低、损耗大的问题;甚至有时人工操作疏忽造成现冒罐 (槽车) 事故;还有静电接地不牢固或忘记接静电夹等, 使装车过程中存在静电聚集的安全隐患。随着计算机技术的不断发展, 油品定量装车自动化系统发展迅速, 为克服人工操作、管理带来的弊端, 减少环境污染, 提高石油化工企业的整体效益及装车管理自动化水平, 提供了可靠途径和手段, 并在实际应用中取得了很好的效果。根据多个实际项目的设计总结, 介绍IC卡一卡通油品汽车定量装车控制系统的设计。

1 装车流程

油品自各罐区通过装车泵经输送管线送至各装车鹤位, 在各装车台实现装车。

2 定量装车控制系统结构

完整的定量装车控制系统由室内控制系统、装车鹤位现场仪表及设备组成, 典型定量装车控制系统组成如图1所示。

各装车鹤位现场仪表由流量计、装车阀、批量控制器、静电接地溢油保护器、可燃气体检测器组成。每个鹤位应设置1台流量计、1台装车阀、1台静电溢油保护器 (包括静电接地夹和溢油开关) 、1台批量控制器 (通常为一控一模式, 也可根据装车设计模式采用其它模式) , 通常每两个鹤位宜设置1台可燃气体检测器 (具体根据装车台布置位置及距离确定) 。

室内控制系统通常为PLC控制系统, 由控制站、服务器、工程师站、操作站、销售及管理站组成。系统之间通过TCP/IP协议通信, 现场批量控制器通过RS-485串行通信口转RJ45接口与PLC通信。PLC实现综合门禁、销售开票、销售开卡、定量装车、实时监控、发料监控等功能。

3 系统主要功能

3.1 定量装车控制

由PLC和现场批量控制器协同完成系统手、自动定量装车, 防静电溢油报警、联锁控制, 防水击措施等。

3.2 实时数据监控

对装车作业的数据进行实时采集、显示、记录、报警、控制。每个鹤位的参数、操作状态、阀门状态、报警等均在操作站上集中显示及操作, 所有操作均进入系统操作记录以备查询, 重要数据进入历史趋势记录。

3.3 数据管理

系统可实时、准确地实现装车全过程数据管理, 包括提单号、计划量、实发量、待发量等的数据统计与汇总。可查询装车量统计、日志、数据备份等内容, 并可按日期、车位、产品名称、销售单位、车号、提单号等内容进行单位或综合查询。

3.4 报表

系统能根据用户需求制定各类报表, 并自动或随机打印报表。

3.5 用户管理

能够根据需要设定各类操作员、值班长、管理员等用户权限, 通过权限限制保证生产操作、管理安全。

4 主要设备选型及技术要求

由于装车现场多为防爆场所, 所以现场安装的所有电气设备和仪表都应该具有防爆功能, 多采用隔爆型仪表。

4.1 控制系统

PLC控制系统用于对所有装车设施的监控, 应 (但不限于) 满足以下要求:

(1) 应采用近几年发展和改进的新产品、新设备和新系统, 及经过验证具有可靠性的硬件和软件;系统应扩展方便, 可以满足生产控制和管理的需要。

(2) 系统硬件配置应保证所有可能发生损坏的部件留有15%的余量, 机柜留有20%的可用空间, 以备系统扩展。此外, 系统的输入、输出点增加20%时, 系统的机柜、电源、软件、通信负荷和其他的各种负载应可以满足这些扩展量。

(3) 为了将故障对系统的影响限制在最小范围, 故障发生时, 一般的过程输出应保持不变或达到预先设置的安全输出值;同时要保证系统本身不会因人员操作而出现不正常工况。

(4) 所有子系统, 包括控制站、操作站、工程师站、通信系统、电源系统等, 其负荷都不应超过其软、硬件能力的60%。

(5) 可燃、有毒气体检测器要求使用独立的I/O卡件。

(6) 工程组态软件应有先进的操作画面, 系统应有快速的屏幕反应;系统应提供方便的常规控制算法和逻辑控制功能。

4.2 批量控制器

批量控制器是定量装车控制系统的核心, 一般采用一对一定量装车。隔爆型批量控制器一般情况下为壁挂式或立柱式四脚固定安装。隔爆控制仪本身重量较重, 如果现场不具有安装条件或在易日晒雨淋的地方, 应该配备控制仪专用安装操作柜。

批量控制器必须能够很好地与室内PLC控制系统、现场质量流量计 (输出脉冲和4~20m A信号) 、装车阀配合, 实现装车功能。控制器根据设定的发油数量, 自动打开和关闭相应的阀门, 同时对管道中介质的流量计, 以及罐车的防静电溢油保护器等现场仪表进行检测, 实现自动定量装车、防静电接地、溢油自动安全保护。可在现场批量控制器上预设装车量 (或者输入提单号码, 发货量通过通信线直接从计算机中调入) , 现场条件允许装车后 (批量控制器上需要有确认按钮将条件具备信息传入至控制室) , 启动批量控制器, 批量控制器自动打开主管线上的阀门, 进行装车。装车过程中批量控制器实时采集流量信号并显示累积流量 (并且需要在室内操作站上显示装车重量百分比) 。当装车量达到预设装车量的提前量时 (例如95%, 控制器可以随时更改提前第一段关阀量) , 批量控制器自动关闭阀门开度至50%, 当装车量达到预设装车量时, 控制器自动将阀门全部关闭, 结束装车, 装车自动完成无需人工关阀。当需要人工开关阀时, 可实现在现场批量控制器上手动打开或关闭阀门。

批量控制器应能联网工作, 也可脱机单独工作, 可实现换票或开票提油功能。

系统可通过局域网, 将发货数据送入ERP信息管理网络或其它控制系统 (如PLC、DCS等) 内, 便于管理人员统计、打印等。

批量控制器发货计量精度, 等同于质量流量计的计量精度:±0.1%+流量计的零点漂移精度。

4.3 流量计

选用一体化质量流量计, 通常采用进口质量流量计, 误差精度等级, 0.1%;供电电源, 220VAC;流量信号, 脉冲输出+模拟量信号输出;防爆等级, ExdⅡBT4。

4.4 装车阀

在装车设施中使用可靠的执行机构非常必要。一般情况下, 汽车自动装车大部分都采用两段气动切断球阀, 可实现开、关阀和阀门开关速度可调功能, 可有效防止装车过程中的水锤现象产生, 起到保护管道设备的功能。也可以选用电动阀或电液阀。而气动调节阀因灵活的组态功能和经济性, 正在逐步被采用。气动调节阀通过电气转换器可接受4~20m A信号, 上位机可根据不同的工况要求, 组态给出多个输出值, 使调节阀有多个开度, 从而实现多段阀的功能。

4.5 静电接地溢油保护器

选用静电溢油保护器, 可以杜绝和减少装车过程中溢油和静电火花的产生。静电夹不夹上槽车体, 不能打开管道阀门和输送泵。装车过程中, 安装在鹤管上的液位探头接触到液体时, 自动关阀停泵, 消除溢油带来的安全隐患。

4.6 计算机监控管理系统

选用计算机监控管理系统, 可以在控制室内进行各种数据管理维护, 进行开票、提单打印, 监控发油现场的情况, 可以随时查询、统计、打印每班和日、月、年的统计报表, 便于日常生产管理, 防止错误的发生。

4.7 地衡操作站

司机进入装车区域后, 先空车停在地磅上过磅, 地衡室确认到位后, 刷IC卡记录空车重量, 并将数据存储至服务器, 同时调取服务器存储的最近相同型的车辆空车信息进行比较, 如果相差偏大, 则报警提示操作人员检查原因。装车完成后车辆到地衡进行满车过磅, 操作站计算出实际灌装量, 并同时和批控器中记录的数据进行比对, 合格后完成业务结算, 否则给出报警, 让操作人员检查原因。

5 结语

定量装车系统操作简便, 显示直观, 维护方便, 计量准确, 控制可靠, 已在石油、化工产品等行业的定量装车作业中广泛使用, 提高了企业自动化水平, 减轻了操作人员的劳动强度, 消除了操作、生产安全隐患。

摘要：针对人工装车现状及存在的问题, 介绍定量装车控制系统的设计, 并阐述系统主要功能要求及设备选型。

关键词：定量装车,控制系统,批量控制器,装车阀,静电溢出保护,监控

参考文献

[1]中国石化集团北京石油化工工程公司.石油化工自动化仪表选型设计规范[M].北京:中国石化出版社

[2]周冰.浅谈汽车定量装车控制系统的设计与应用[J].化学工程与装备, 2010, 03

[3]刘兴全, 隋雪刚, 董有智, 等.柴油定量装车系统的设计与应用[J].石油化工自动, 2011, (1) :77

[4]李耀东.汽车装车系统的自控设计[J].石油化工自动化, 2007, (1) :21

汽车定量装车系统的集成和应用 第6篇

1、系统构成

汽车定量装车控制系统采用的是分布式定量装车控制系统。

分布式定量装车控制系统是控制分散、信息集中管理的、融控制与销售管理于一体的控制系统。系统组态灵活、操作简便,是适应当前市场经济发展需要的理想选择。

分布式定量装车控制系统结构分为三层:上位机监控管理层、现场分布式控制层(现场批量控制层)、现场检测执行仪表层;系统精度δ±0.2%。

为更好满足对外贸易交接和安全生产,还配有地磅系统和电视监控系统;其中地磅系统与装车系统通过通讯实时数据交互。整个装车系统通过以网对外与ERP和MES系统进行出厂数据的交互,同时与全厂DCS系统通讯,实现了远程操作和数据共享。

2、系统配置

2.1 上位机监控管理层

上位机监控管理层配置的是工业级别的计算机并配备了专门的装车管理软件(IFIX),总共设置2台工控机和2台针式打印机,分别为定量装车监控系统(监控站)、业务管理系统(业务站),配有网卡同时向DCS或MES系统传送数据。对于数据采集和数据通讯配置了西门子PLC、MOXA的信号转换器和交换机等,实现了对象产仪表数据采集和通讯。

上位机监控管理层的通讯功能:

(1)与现场分布式控制层设备---如批量控制器通过RS-485或其他通讯协议进行通

讯,下达控制指令及业务信息给控制层设备,收集装车现场设备的实时信号数据并显示在上位机屏幕上,供监控用。每6个批控器的数据通过一个RS485的口,通过一个防雷栅,再经过MOXA的信号转换器,将485信号转换成TCP/IP信号,然后经SWITCH网关与上位系统实现连接;

(2)与质量流量计通讯,实现质量流量计的温度、密度信号实时显示在上位机屏幕上,供监控用。每6个质量流量计的数据通过一个RS485的口,通过一个防雷栅,再经过MOXA的信号转换器,将485信号转换成TCP/IP信号,然后经SWITCH网关与上位系统实现连接;

(3)与全厂DCS或PLC系统通讯,上传装车实时信号数据,或接受控制指令及相关数据;

(4)与销售管理部门或全厂ERP信息系统通讯,接受或上传业务数据;

(5)与地磅计量系统通讯并预留与第三方软件通讯的接口;

2.2 现场分布式控制层(现场批量控制层)

现场分布式控制层(现场批量控制层)主要是指批量控制器。

分布式定量装车控制系统一般在每个鹤位都设置一台批量控制器(一控一的方式),由批量控制器对该鹤管的装车流量进行计量、对装车防溢开关、防静电接地开关的状态进行检测,对阀门进行检测与控制。在发油作业中,执行定量装车过程的程序控制。定量装车控制器在现场就地完成定量装车控制和安全连锁保护。定量装车控制器上带身份识别钮识别器,利用该识别器来完成业务的数据控制。定量装车控制器既支持联网集中控制和管理,也支持现场就地直接控制,以提高系统的作业能力。

可以对数字电液阀门进行编程控制,在输送开始和结束的时候采用斜坡上升和斜坡下降的输送方式。

2.3 现场检测执行仪表层

汽车装车系统的现场检测执行仪表主要由:质量流量计、数控阀门、溢油静电保护器、可燃气体探测器、雷达液位计等仪表组成。

数控阀是批量控制器用来控制装车流速,实现低流量开启、高流量充装、低流量关闭,达到精确定量、减少液压冲击、保护设备、提高效率的目的的设备。

3、装车系统主要功能

3.1 管理系统功能

(1)实时数据监控:流程图显示各个鹤位的详细数据和成品油罐区的罐的实时液位,了解整个装车作业现场的总体情况,可以实现远程启停泵等操作,同时存入系统操作记录;

(2)权限管理:不同的用户拥有不同的操作权限;

(3)操作记录:操作记录包括以下内容:操作发生的时间、操作者和实际操作的内容。以上操作记录、事件记录均存盘并无法修改,这对于加强岗位责任、查找事故原因、加强管理和杜绝差错具有重要意义;

(4)报表制作:能定时、自动和随机打印各类报表,其中包括:生产报表、班报表、

日报表、统计报表、趋势数据输出。

(5)数据维护:当存储容量不够时,自动清除最早的数据,实现数据的动态保存,保障系统正常运行。也可以有维护人员手工清除不需要的历史数据;

3.2 安全保障与报警功能

(1)定量装车控制功能:系统可同时对几十路装车鹤位进行实时定量控制。定量值可分别设定。开始装车和结束装车时,对相关阀门进行开关控制;同时批控器具有自诊断和报警功能;

(2)安全联锁和监督功能:位于槽车上部的防溢开关和静电接地动作时,紧急关闭装车控制阀,停止装车。

(3)实现低流量开启、高流量充装、低流量关闭,达到精确定量、减少液压冲击、保护设备、保生产安全的同时,提高了出厂效率;

一切操作内容均由操作站自动记录,无法修改。在系统故障时也可实现现场手动装车。

该系统功能完善,自投用以来操作方便、大大降低了劳动强度节约了人力;计量准确、精度高受到用户的好评,管理系统运行稳定可靠,为产品的顺利出厂提供了保障。

摘要：惠州炼油储运汽车装车系统主要用于产品公路出厂的贸易交接。采用的是分布式定量装车控制系统,即控制分散、信息集中管理、融控制与销售管理于一体的控制系统。分布式定量装车控制系统需要与地磅、ERP和DCS系统高度集成在一起,采用总线通讯方式;系统自投用以来结构合理、计量准确、运行稳定可靠,确保了产品出厂。

浅析铁路油罐车定量装车控制系统 第7篇

关键词：可编程控制器 (PLC) ,质量流量计,系统

引言

火车油罐装车栈桥系统以鹤管分为小鹤管和大鹤管两种, 其中小鹤管因其现场面积大, 附属设施多, 管理与维护繁杂等原因, 逐步被大鹤管所取代。因此本系统亦采用了密闭浸没式外液压大鹤管。采用大鹤管方式既方便了控制, 同时减小了槽车敞口时油气挥发对环境的污染, 降低了装车损耗, 经济效益也非常可观。

国内油品罐装系统, 普遍使用“人工检尺”的方法, 既通过体积测量得到油品的质量。由于体积测量受温度、压力、密度、粘度、流态等因素的影响, 计量精度显然无法保证;计量过程有人的参与不可避免地会产生人为误差, 同时增加了系统的不稳定性。

本“火车油罐装车栈桥计算机自动付油系统”控制部分采用高可靠的PLC (可编程控制器) , 保证系统安全、可靠地运行;计量部分采用质量流量计直接对油品质量进行计量, 大大地提高了计量精度和系统的稳定性;本系统设计了完善的上位管理系统, 可实现生产全过程的监视以及形成各种报表功能。

1 系统构成

“火车油罐装车栈桥计算机自动付油系统”由装车现场;控制室;计量检测中心三部分构成。下面对每一部分的构成详细介绍。

1.1 火车油罐装车现场

如图1所示, 现场可分为下列各部分

1.1.1 由付油管线、油泵、气动阀门、液压大鹤管、爬车、收油斗等设备构成槽车的定位及油品的输送系统。1.1.2计量质量流量计 (MICRO MO-TION DS600) , 变送器 (RFT9739) 组成计量检测及信号变送回路。1.1.3由收油斗限位传感器, 鹤管上下限位传感器, 爬车前后限位开关构成系统工作联锁信号回讯;由可燃气体报警器, 溢油及静电保护器构成系统安全保护信号回讯。

1.2 控制室

控制室中所有设备和器件都安装在一台防爆柜里。系统组成如图2所示。

本系统控制设备选用日本OMRON公司C200HE系列可编程控制器 (PLC) 。由电源单元, CUP单元, 通讯单元 (CLK方式) , 离散量输入单元, 离散量输出单元, 模拟量输入单元, 高速记数单元构成过程控制的核心部件。完成系统的控制过程。并与上位机组成CLK链接网, 完成数据上传。

可编程终端 (触摸屏) 与PLC以RS-232方式相连接, 可完成对装车批量的设定;替代机械开关对现场执行机构进行操作;以及对系统各种信息的直观画面显示。

“手动操作按钮”, 系统在设备检修维护, 故障或特殊原因需手动装车时, 可通过手动操作按钮的操作完成装车过程。

应用平台 (ALTUS3300) , 具有批量控制功能, 通过其生动的人机界面进行组态。使系统在手动时仍可计量和批量控制。

1.3 计量检测中心。

1.4 每一个油罐装车现场都具有多条管路。

为实现集中管理, 本系统以PLC通讯单元 (CH200HW-CLK21) , 控制器支持板 (3G8F8-CLK21-E) 和上位工控计算机为硬件基础组成CLK链接网。其最大节点可达32点;传输速率最高2M;传输速率500K时传输距离为1000米;

1.5 网络结构如图3所示

1.6 上位机组态软件选用成熟可靠功能强大的工控组态软件“组态王5.

0”。全中文界面, 运行于WIN3.X/95NT平台。其它组态软件如In Touch等亦可。本系统网络硬件支持大多数工控组态软件。

2 工作原理及流程

2.1 计量过程及批控

计量过程如图4所示。

2.1.1 质量流量计DS600:

是利用科氏效应的原理, 即流经传感管的流体的质量与传感管的振动频率成一定的比例关系。通过测量传感管的振动得出流体的质量。该方法的测量结果与温度压力粘度导电性流体的形状及直管段等无关, 因此测量结果准确稳定。其精度可达±0.15%, 重复性:±0.05%;流量范围:0-680400Kg/h;密度范围:0-5g/cc。2.1.2变送器RFT9739:RFT9739是具有微处理器功能智能变送器, 是针对D型传感器而设计;可组态提供质量、体积、温度、密度等信号。两路4-20m A输出;一路频率/脉冲输出, 最高频率20K。2.1.3应用平台ALTUS3300:ALTUS3300可输入9739的脉冲和模拟信号;软件可组态;有模拟量和离散量输出, 具有批量控制器的功能。本系统手动时应用屏台替代PLC进行计量和批控处理。

2.1.4 可编程控制器:

RFT9739脉冲和模拟由PLC的高速记数单元和模拟量单元输入PLC。PLC进行数据处理, 完成计量过程及其它控制, 当达到设定批量值时, 由PLC离散量输出单元输出控制信号, 关断阀门实现批量控制。高速记数单元最高记数频率为75K, 完全满足记数要求。

2.2 工作流程控制

本系统控制操作界面由可编程终端实现。在其触摸屏上设有对应设备操作按键, 批量设定菜单, 同时还用做对工作过程各种信息的实时监视。

柜体面板设有手动操作键以实现手动操作。

系统工作流程如下:

2.2.1 付油前准备。启动爬车电机将槽车拖进付油现场, 将槽车装油口与鹤管粗对位;启动液压油泵;鹤管水平移动, 使鹤管与槽车装油口准确对位;提起收油斗;鹤管下降, 至鹤管下降限位动作后, 鹤管自动停止下降。2.2.2自动付油过程。当鹤管停止下降后, 进入自动付油状态。PLC离散量输出单元按顺;序打开阀1, 阀3和两段阀2。开始付油并计量;付油达到设定值90%时, 两段阀2一段关动作, 继续小流量付油, 达到设定值时, 两段阀2二段关动作。付油结束;付油结束后, 鹤管自动上升至上限位;收油斗自动收回;爬车启动拖走已装满油的槽车, 并返回至初始位置。等待下一装车操作。

2.2.3 手动付油。通过手动按钮按2.2.2中顺序操作即可实现。2.2.4联锁保护。上述2.2.1、2.2.2、2.2.3工作中, 系统设有如下对应联锁功能。

所有的动作皆需满足可燃气体浓度不超标, 防爆柜柜内正压, 溢油与静电保护器无报警等条件。

收油斗收回限位, 联锁爬车移动和鹤管水平移动;

收油斗提起限位, 联锁鹤管上下移动;

鹤管提升限位, 联锁收油斗收回操作。

3 系统精度分析

测控系统精度主要由测量精度和系统控制精度两方面因素决定。

本系统的测量环节如图4, 检测设备选用目前最先进的质量流量计DS600, 其精度为±0.15%。保证了测量精度。

控制环节选用二段阀控制方式, 即一段开二段关, 目的是使阀门在小流量下关断, 在相同过渡过程时间里可减少误差。

阀门二段关断过渡过程时间小于1秒;PLC数据处理时间与继电转换时小于0.5秒, 如此系统过渡过程时间小于1.5秒。以额定流量450000Kg/h。阀门二段关设在流量的10%处, 即流量为45000Kg/h。如此由控制过程每车仅产生45000/3600*1.5=18.75Kg, 每批次装车50000Kg, 误差仅为:18.75/50000*100%=0.0375%, 如上分析结果, 本系统精度完全可以控制在0.2%以内。国家标准为0.3%。本系统厂家要求为0.25%。皆超过要求标准。

4 安全性与可靠性设计

由于系统运行在爆炸危险场所 (按国内标准划分槽车装油口半径3米内为一区) , 所以安全可靠性设计至关重要。

4.1 安全性设计

现场仪表、执行机构、探头、及开关均选择符合安全等级的防爆型或本安型设备。如执行机构皆为气动或液压方式。

为安全保护设有可燃气体报警, 对现场可燃气体浓度进行实时显示, 设有予警提示;设有溢油与静电报警。系统在出现危险时自动做保护处理。控制室全部控制设备置于正压防爆柜内。专设置用地线:R<2。

4.2 可靠性设计

本系统采用成熟技术, 选择国内外品牌产品。以高性能, 高可靠保证系统硬件质量。设有手动紧急操作方式, 现场出现任何故障如设备失灵, 溢油报警等都可做出紧急操作。质量流量计前后设有紧急切断阀。紧急情况下用于切断油路或防止鹤管漏油。手动/自动切换系统保证系统自动运行时出现异常可切换到手动状态完成装车。

5 结论

本火车油罐装车栈桥计算机自动付油系统在吉化和大庆炼油厂等厂家已投入使用多套。实际使用效果十分理想, 得到用户一致肯定。是目前国内火车油罐装车栈桥系统中最可靠, 完善的解决方案。

参考文献

[1]GB50058-92, 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范[S].