CN107153410B - 一种智能化砂石骨料生产线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能化砂石骨料生产线，涉及砂石骨料生产技术领域。包括智能化颚式破碎机、智能化反击式破碎机、振动筛、振动给料机、料仓、料斗、皮带输送机以及与控制相关的网络式集成电控系统、集散控制系统和智能化物联网监控云平台，在原破碎筛分产线基础上加装各类传感器，经过网络式集成电控系统将传感器信息传输到集散控制系统，实现生产过程自动化调整控制，进而传输到智能化物联网监控云平台，利用云计算在分类梳理基础上对生产数据存储和安全进行统一管理。本发明设备具有故障预警和实时报警功能，快速提升响应速度；同时引入物联网智能控制和远程监控，生产过程自动化调整控制，以最优负荷稳定运行，提高产量，减少停机维护。

Description

一种智能化砂石骨料生产线

技术领域

本发明涉及砂石骨料生产技术领域，尤其涉及一种智能化砂石骨料生产线。

背景技术

基础建设是国民经济发展的基础和支柱产业，砂石骨料作为基础建设所用砂石，是最重要的基础原材料，据中国砂石协会统计，2015年，全世界砂石骨料产量为400亿吨，计算生产成套装备在内的制造产业及运输费用，砂石骨料每年产值两万亿元，是非常庞大的产业。砂石骨料生产成套装备是我国制造产业的重要组成部分，作为传统的工业产品，其基础机械动力、能力及特性已能满足国内外一般市场需求，与国外先进水平差距不大，但先进的控制、智能化技术和与发达国家相比差距明显，缺少信息化和智能化技术形成和积累。

目前国内砂石骨料生产装备发展现状主要表现为：单机智能化和信息化程度偏低；状态监控与故障诊断研究不足；缺乏数据积累与应用服务。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种智能化砂石骨料生产线，通过引入物联网智能控制和远程监控，实现生产过程自动化调整控制，以最优负荷运行，提高产量，减少停机维护，有效提高故障处理能力和生产效率。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种智能化砂石骨料生产线，包括智能化单机设备、网络式集成电控系统、集散控制系统和智能化物联网监控云平台；

智能化单机设备，是在原破碎筛分产线单机设备的基础上加装各类传感器，用于对生产过程中的各单机设备的运行参数进行实时监测，实现对各单机设备状态的实时采集，并将采集数据通过信号传输线实时传送到对应的网络式集成电控系统；

每台单机设备都有对应的网络式集成电控系统，网络式集成电控系统包括PLC主控单元、人机界面HMI、传感器通讯模块、集散控制系统通讯模块和相应单机设备的电气控制回路；网络式集成电控系统面板上设有本地控制按钮，用于在设备进行维护、保养时脱离集散控制系统来控制相应设备；

所述PLC主控单元通过传感器通讯模块与单机设备上的传感器进行通信，获取各传感器采集的数据，通过分析后在HMI上显示；所述网络式集成电控系统的电气控制回路用于根据PLC主控单元的输出结果控制相应单机设备的运行状态；所述集散控制系统通讯模块用于与集散控制系统通讯；集散控制系统包括工业控制计算机、本地通讯模块、移动通信网络或以太网通讯设备；

集散控制系统的工业控制计算机用于评估各级破碎设备是否运行在最佳负荷、是否达到理想工作效率，同时实现生产过程自动化调整控制；

本地通讯模块用于集散控制系统与网络式集成电控系统的集散控制系统通讯模块进行通讯，获取各类传感器的信息和网络式集成电控系统的信息；

移动通信网络或者以太网通讯设备用于集散控制系统将生产现场所有的数据上传到智能化物联网监控云平台；

智能化物联网监控云平台，用于根据集散控制系统发送来的设备参数，利用云计算在分类梳理的基础上对生产数据存储和安全进行统一管理，随时随地对单机设备的运行情况进行实时监控、反馈和历史分析，通过数据分析定位设备运行工况和生产工艺参数问题，提示操作人员及时处理和排除故障，并能通过网络在手机或电脑上实时显示现场的生产情况，进行远程监控。

进一步地，所述智能化单机设备包括智能化颚式破碎机、智能化反击式破碎机、振动筛、振动给料机、料仓、料斗和皮带输送机；所述智能化颚式破碎机和智能化反击式破碎机均为在原破碎机的对应位置安装相应的磨损传感器、温度传感器、速度传感器和振动传感器；破碎机上的各传感器分别用于实时监测两种破碎机的工作负荷、排料口尺寸、轴承温度、主轴转速和主机振动；所述料仓上安装有料位传感器，用于实时监测料仓料位；所述皮带输送机上安装有传输速度传感器、称重计量传感器、跑偏开关和拉绳开关，所述传输速度传感器和称重计量传感器分别用于实时监测皮带输送机的转速和瞬时产量、累计产量信息；各所述传感器通过网络式集成电控系统与集散控制系统连接，进而与智能化物联网监控云平台连接，用于实现单机设备的联网功能，使智能化单机设备与集散控制系统和智能化物联网监控云平台实现交互，进行远程实时监控。

进一步地，所述智能化颚式破碎机上的磨损传感器安装于颚式破碎机的定颚板和动颚板上，用于实时监测定颚板、动颚板的磨损量，通过测得的电机工作电流判断颚式破碎机的工作负荷，以及时调整进料量和发布更换提醒；通过原始排料口尺寸和两个颚板磨损传感器的反馈数值自动检测颚式破碎机排料口大小；

所述智能化反击式破碎机上的磨损传感器安装于第一反击板和第二反击板上，用于实时监测第一反击板、第二反击板的磨损量，通过测得的电机工作电流判断反击式破碎机的工作负荷，以及时发布更换提醒；速度传感器布置在反击破外侧轴承座上，实时监测轴速；停机时，计算获取板锤的磨损量，通过反击板的磨损量、板锤的磨损量和最初设定的排料口尺寸，计算出停机时反击式破碎机的排料口尺寸。

进一步地，所述工业控制计算机中集成组态软件模块，所述组态软件模块包括系统管理模块、设备监控模块、故障报警模块和数据库存储与检索模块；所述系统管理模块，用于集散控制系统自身的基础设定与管理，包括操作人员权限和工作组制定模块、系统参数配置模块、设备参数配置模块、操作模式切换模块、操作组权限自动区分模块；所述设备监控模块，用于对生产线上的各单机设备进行状态监测和操作控制，包括设备运行状态监测模块、单机设备控制模块、产线自动控制模块；所述故障报警模块，用于对产线运行中出现的各种故障进行相关处理，包括故障连锁控制模块和报警模块；所述数据库存储与检索模块，用于将监测得到的各种生产线的关键生产数据和报警信息统计存储于数据库，并在需要时对该数据库进行各种检索和数据提取操作；

操作人员权限和工作组制定模块，用于将操作人员分为三个级别，并分配不同的权限和登录口令，同时将不同级别的操作人员归纳成不同的工作组；三个级别的操作人员分别为：第一个级别是操作员，具有最低权限，只能进行相应的设备控制操作功能；第二个级别是系统管理员，除了具有操作员的权限以外，还具有更改系统配置的功能；最高级别是工程师，具有系统的配置、管理、维护的所有功能，还能对系统的原始文档进行读取、存储操作；

系统参数配置模块，用于对整个集散控制系统的语言切换和时间校准两种运行参数进行配置，语言切换的配置用于在不同语言环境的国家和地区使用，时间校准的配置用于在不需要切换到Windows操作系统环境下即可校准时间，避免退出集散控制系统产生产线管控的不确定因素；

设备参数配置模块，用于为整条生产线的设备初始状态和报警阈值参数进行配置，报警阈值参数包括各种监测设备状态参数达到不同报警级别的上下限阈值、自动模式下各单机设备的启停时间间隔；

操作模式切换模块，用于切换生产线的检修/运行状态及对设备控制的操作模式，操作模式包括本地操作、集中操作和自动操作；在本地操作情况下，单机设备的控制由网络式集成电控系统面板上的本地控制按钮来进行控制，用于当设备处于检修状态下方便现场维修人员检测维修效果；集中操作是把所有的单机设备的控制都用集散控制系统工业控制计算机的操作指令界面的虚拟控制按钮来控制；自动操作是由网络式集成电控系统的自动控制部分自动对整个破碎筛分产线的所有单机设备进行智能连锁控制；

操作组权限自动区分模块，用于在集散控制系统工业控制计算机或智能化物联网监控云平台的设备参数配置界面根据登录的操作员不同的级别显示不同的内容，按照操作员、系统管理员和工程师自动显示该级别操作人员的能够修改的内容，无需人为区分组别；

设备运行状态监测模块，用于在设备运行时监视现场设备的运行状态，并在集散控制系统工业控制计算机或智能化物联网监控云平台的主控界面进行显示；单机设备的运行状态在主控界面上均以颜色灯的方式进行显示，绿色灯表示对应的单机设备运转正常，黄色灯表示对应的单机设备处于正常停机状态，红色灯表示对应的单机设备处于故障状态；

单机设备控制模块，用于对生产线中的每台单机设备进行自动控制，在操作指令界面集中所有单机设备控制用的虚拟按钮和虚拟拖动条，通过操作虚拟按钮和虚拟拖动条来控制各单机设备的操作；虚拟按钮和虚拟拖动条根据操作人员的操作习惯和舒适性进行有效地排列组合，以减少误操作的可能性；

产线自动控制模块，用于设定各单机设备从后到前依次自动启动的顺序和时间，及各单机设备从前到后依次停停机的顺序和时间，在自动操作模式下时进行一键启停；

故障连锁控制模块，用于根据网络式集成电控系统的运行状态，对各单机设备的运行关系进行连锁，当连锁后的各单机设备中有单机设备出现故障停机时，则与该故障设备相关联的其它单机设备也进行报警停机，确保设备安全和生产安全；

报警模块，用于对生产过程中出现的各种异常状态进行相应的报警，并将报警信息弹出显示在集散控制系统工业控制计算机或智能化物联网监控云平台的报警信息界面；报警方式包括报警信息界面的显示提醒、局部语音报警和全生产线的语音报警，根据不同的报警级别采用不同的报警方式进行报警。低级别的报警只是在报警信息界面有相应的报警数量，需要人员点开以后才会显示；高级别的报警在界面显示的同时会有控制室的音箱报警；更高级别的报警除了有高级别的报警功能以外还会有整个产线的高音喇叭报警功能。

进一步地，智能化物联网监控云平台包括设备工况监测模块、故障报警监测模块、产线综合简报模块和全线视频监控模块；

设备工况监测模块用于实时监测各单机设备的工作状态，包括破碎机的工作负荷、主机电流、轴承温度、油箱温度、衬板磨损、料仓料位、主机震动、主轴转速；给料机的瞬时负荷、给料频率；振动筛的瞬时负荷、振动电流；皮带机的转速、瞬时产量、累计产量信息；

故障报警监测模块用于实时监测各设备故障报警的类型、时间、产生原因以及解决方案信息；

产线综合简报模块用于综合显示各类生产信息，包括产线的瞬时产量、累计产量、设备开机时间、产线负荷、当月产量、当月开机时间、平均负荷和产品粒型分析报告；

全线视频监控模块用于将现场视频监控系统采集的图片和视频上传至云平台，实现现场工况的实时远程可视化监控。

进一步地，智能化物联网监控云平台还包括智能仓储监测模块、自动装车监测模块和统计分析查询模块；

智能仓储监测模块用于监测包括各成品料仓的当日进料量、出料量、库存量、卸料小车的工作状态；

自动装车监测模块用于通过预先安装在每台车辆上的RFID芯片和装车楼、地磅上的称重传感器实时监测各料仓弧门开关状态、各成品料仓的库存状态、装车车辆类型、时间、吨位、交易金额信息；

统计分析查询模块用于各种历史数据的查询及统计分析，以及产线运行效率、健康状况的综合评分。

进一步地，智能化物联网监控云平台还设有预留接口，用于为第三方或未来平台提供业务接入，通过该预留接口能读取智能化物联网监控云平台中监测的各种生产数据。

由上述技术方案可知，本发明的有益效果在于：本发明提供的一种智能化砂石骨料生产线，通过引入物联网智能控制和远程监控，实现生产过程自动化调整控制，提升破碎设备的自动化水平，减少人力浪费、减轻现场操作人员的工作强度；能有效提高设备的有效负载率，以最优负荷运行，增加设备的单位时间产能，增加设备的生命周期，减少单位产量的能耗，提高产量；并能减少停机维护，相比传统产线，有效提高故障处理能力和生产效率。操作人员通过大屏幕进行监控将方便快速的管控生产品质，业主方则可以通过手机和电脑，足不出户，实时了解现场的生产情况，极大的方便了业主方对现场的远程管控。

附图说明

图1为本发明实施例提供的产线设备布置流程图；

图2为本发明实施例提供的智能化砂石骨料生产线结构框图；

图3为本发明实施例提供的智能化颚式破碎机的部分结构示意图；

图4为图2中的定鄂板一侧的C-C剖视图；

图5为图2中的动鄂板一侧的D-D剖视图；

图6为本发明实施例提供的智能化反击式破碎机的部分结构示意图；

图7为本发明实施例提供的产线集散控制系统硬件网络结构示意图；

图8为本发明实施例提供的产线集散控制系统控制界面示意图；

图9为本发明实施例提供的智能化物联网监控云平台的网络控制结构示意图；

图10为本发明实施例提供的报表统计界面历史查询功能示意图。

图中：1、颚式破碎机定颚板上的磨损传感器；2、颚式破碎机动颚板上的磨损传感器；3、反击式破碎机的磨损传感器；4、液压调整机构；5、反击锤。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例中，砂石骨料的生产流程如图1所示，物料从卡车上卸下，从大料斗开始进入砂石骨料生产线，经振动给料机输送到智能化颚式破碎机进行粗碎处理，随后经皮带输送机运输到中间料仓，从中间料仓落下后经振动给料机输送到智能化反击式破碎机进行中细碎处理，最终经皮带输送机和两道振动筛筛分程序，得到四种不同规格成品砂石骨料。

一种智能化砂石骨料生产线，包括智能化单机设备、网络式集成电控系统、集散控制系统和智能化物联网监控云平台。如图2所示，为本实施例生产线的结构框图，具体结构如下所述。

本实施例中，生产线所选用的智能化单机设备包括智能化颚式破碎机、智能化反击式破碎机、振动给料机、振动筛、料仓、料斗和皮带输送机。单机设备上均安装有一系列传感器，如颚式破碎机上安装有磨损传感器、温度传感器、速度传感器、振动传感器；反击式破碎机上安装有磨损传感器、温度传感器、速度传感器、振动传感器；料仓上方安装有料位计，皮带输送机上安装有称重计量传感器、速度传感器、跑偏开关、拉绳开关。这些传感器可以实时采集与设备工况有关的破碎机工作负荷、主机电流、轴承温度、衬板磨损、排料口尺寸、料仓料位、主机震动、主轴转速、皮带机的转速、瞬时产量、累计产量信息。跑偏开关安装在皮带输送机的两侧，当皮带跑偏时，跑偏开关受到压力作用，给系统压力反馈信号，判断是否需要停机重新校正皮带；拉绳开关本质是急停开关，皮带机侧方布置有一根长的拉绳，当有紧急事件发生时，皮带机侧任意位置拉一下绳即可起到停机的作用。给料频率通过变频器调节给料机电机频率来实现调节，变频器会显示频率大小；工作电流是通过电流互感器测出来的，通过电流表可以显示出来；机械的负荷占比是通过工作电流与额定电流比值算出来的。各传感器通过对应的网络式集成电控系统与集散控制系统连接，集散控制系统进而与智能化物联网监控云平台连接，用于实现单机设备的联网功能，使智能化单机设备与集散控制系统和智能化物联网监控云平台实现交互，对各单机设备的运行状态进行远程实时监控，积累的历史大数据可用于回溯分析和工艺优化。

智能化颚式破碎机上的磨损传感器安装于颚式破碎机的定颚板和动颚板上，用于实时监测定颚板、动颚板的磨损量，通过测得的电机工作电流判断颚式破碎机的工作负荷，以及时调整进料量和发布更换提醒。智能化颚式破碎机部分结构如图3所示，定颚板和动颚板上的磨损传感器位置分别如图4和图5所示。当设备工作负荷偏低时，自动增加给料量，当设备负荷偏高时，自动减少给料量，实现进料量的智能控制，有效提高设备的日产量，同时防止过载堵料。通过原始排料口尺寸加上两个颚板磨损传感器的反馈数值能计算颚式破碎机排料口尺寸，排料口大小自动检测，配合液压系统和斜楔结构实现自动调节，确保出料粒度的稳定性。温度传感器用于实时监测轴承温度，及时发现异常情况、及时维护，延长轴承使用寿命。速度传感器用于实时监测主轴转速，皮带滑带自动报警停机。振动传感器用于实时监测主机的振动，设备过铁、锤头断裂、转子失衡、地脚螺栓松动状况发生时自动报警停机。通过电流互感器实现主电机电流实时监测，当设备过铁时，主机电流会激增，通过系统采集的电流量自动判断，然后自动报警停机。

智能化反击式破碎机上的磨损传感器安装于板锤、第一反击板和第二反击板上，用于实时监测板锤、第一反击板、第二反击板的磨损量，通过测得的电机工作电流判断反击式破碎机的工作负荷，以及时发布更换提醒。智能化反击式破碎机的部分结构如图6所示。温度传感器用于实时监测轴承温度，及时发现异常情况、及时维护，延长轴承使用寿命。速度传感器安装在反击破外侧轴承座上，用于实时监测主轴转速，皮带滑带自动报警停机。振动传感器用于实时监测主机的振动，设备过铁、锤头断裂、转子失衡、地脚螺栓松动状况发生时自动报警停机。停机时，通过申请号为2016107855014的专利中记载的办法，计算获取板锤的磨损量，通过反击板的磨损量、板锤的磨损量以及最初设定的排料口尺寸，即可计算出停机时反击式破碎机的排料口尺寸，配合液压系统有级调节第一反击板、第二反击板的位置，排料口过大时，通过反击破上方的液压系统带动反击架旋转，从而调整出料粒度，确保出料粒度的稳定性。

实际生产过程中，当颚板或者反击板磨损到系统预设值时，磨损传感器将信号反馈到集散控制系统，及时预警或报警停机，提醒现场管理人员更换颚板或反击板，同时调整排料口尺寸，确保出料粒度的稳定性；当颚式破碎机或反击式破碎机存在皮带滑带的情况时，速度传感器将信号反馈到集散控制系统，及时报警，提醒现场管理人员安排人员查看或维修；当轴承温度过高、主机振动幅度过大、料仓料位过高此类情况发生时，集散控制系统均会采集到关键参数信息，及时预警或报警停机，以防止产线非正常停机，甚至设备损坏。同时，集散控制系统和物联网监控云平台将现场所发生的故障类型、时间、产生原因和解决方案全部进行存储，一方面能快速响应，通过预警和停机减少现场实际故障发生的次数，提升故障解决速度，减少生产等待时间，另一方面，生产数据的积累能为设备制造商结构优化提供新的思路和方法。

每台单机设备都有对应的网络式集成电控系统，网络式集成电控系统包括PLC主控单元、人机界面HMI、传感器通讯模块、集散控制系统通讯模块和相应单机设备的电气控制回路。网络式集成电控系统面板上设有本地控制按钮，用于在设备进行维护、保养时脱离集散控制系统来控制相应设备。

PLC主控单元通过传感器通讯模块与单机设备上的传感器进行通信，获取各传感器采集的数据，通过分析后在HMI上显示。网络式集成电控系统的电气控制回路用于根据PLC主控单元的输出结果控制相应单机设备的运行状态。集散控制系统通讯模块用于与集散控制系统通讯。

集散控制系统用于根据实时采集的设备参数准确评估各级破碎设备是否运行在最佳负荷、是否达到理想工作效率，实现生产过程自动化调整控制；集散控制系统集成所有设备参数后通过无线通信网络传输，将生产现场所有的数据上传到智能化物联网监控云平台。可实现对整个砂石骨料生产线成套装备的集中操作控制，以及对产线上各设备生产参数的实时监视和报警处理。

集散控制系统包括工业控制计算机、本地通讯模块、移动通信网络或以太网通讯设备。集散控制系统的工业控制计算机用于评估各级破碎设备是否运行在最佳负荷、是否达到理想工作效率，同时实现生产过程自动化调整控制。本地通讯模块用于集散控制系统与网络式集成电控系统的集散控制系统通讯模块进行通讯，获取各类传感器的信息和网络式集成电控系统的信息。移动通信网络或者以太网通讯设备用于集散控制系统将生产现场所有的数据上传到智能化物联网监控云平台。每个工业控制计算机分配唯一的逻辑地址，控制各自的一台或者多台单机设备(例如颚式破碎机、反击式破碎机)，独立而又有关联。集散控制系统结构如图7所示，集散控制系统的显示界面如图8所示。

工业控制计算机中集成了每种单机设备对应的各种功能模块，并采用组态软件进行设计，具体实施中，这些组态软件模块的调用根据产线的配置情况不同而不同，本实施例中，产线只有颚式破碎机和反击式破碎机，则集散控制系统只调用颚式破碎机和反击式破碎机对应的控制和通讯模块即可。具体实施中，产线的配置根据业主情况处理，系统里是可以更改的，不限于此两种单机设备。

组态软件模块包括系统管理模块、设备监控模块、故障报警模块和数据库存储与检索模块。

系统管理模块，用于集散控制系统自身的基础设定与管理，包括操作人员权限和工作组制定模块、系统参数配置模块、设备参数配置模块、操作模式切换模块、操作组权限自动区分模块。

操作人员权限和工作组制定模块，用于将操作人员分为三个级别，并分配不同的权限和登录口令，有效防止误操作或者其他原因造成设备损失以及人身损害，同时将不同级别的操作人员归纳成不同的工作组，方便产线的操作人员的管理。三个级别的操作人员分别为：第一个级别是操作员，具有最低权限，只能进行相应的设备控制操作功能；第二个级别是系统管理员，除了具有操作员的权限以外，还具有更改系统配置的功能；最高级别是工程师，具有系统的配置、管理、维护的所有功能，还能对系统的原始文档进行读取、存储操作。

系统参数配置模块，用于对整个集散控制系统的语言切换和时间校准两种运行参数进行配置，语言切换的配置用于在不同语言环境的国家和地区使用，时间校准的配置用于在不需要切换到Windows操作系统环境下即可校准时间，避免退出集散控制系统产生产线管控的不确定因素。

设备参数配置模块，用于为整条生产线的设备初始状态和报警阈值参数进行配置，报警阈值参数包括各种监测设备状态参数达到不同报警级别的上下限阈值，如报警的油温、轴温、转速、电流、振动幅度、排料口大小、料位高度等的上下限阈值和自动模式下各单机设备的启停时间间隔。启停时间间隔是指，在产线一键启动时，各单机设备按照预设的启停时间间隔由后端往前端自动分时启动；产线一键关停时，各单机设备按照预设的启停时间间隔由前端往后段自动分时关停。整个集散控制系统按照配置的数值对产线的各个运行数据进行监控，对每个单机设备的运行/停止状态进行管控，如果运行中的某个参数超过设定的限值，则根据相应的设定自动进行报警或者报警停机相应操作。

操作模式切换模块，用于切换生产线的检修/运行状态及对设备控制的操作模式，操作模式包括本地操作、集中操作和自动操作；在本地操作情况下，单机设备的控制由网络式集成电控系统面板上的本地控制按钮来进行控制，用于当单机设备处于检修状态下方便现场维修人员检测维修效果；集中操作是把所有的单机设备的控制都用集散控制系统工业控制计算机的操作指令界面的虚拟控制按钮来控制；自动操作是由网络式集成电控系统的自动控制部分自动对整个破碎筛分产线的所有单机设备进行智能连锁控制。

操作组权限自动区分模块，用于在工业控制计算机或智能化物联网监控云平台的设备参数配置界面根据登录的操作员不同的级别显示不同的内容，根据登录的操作员权限级别的不同进入不同的操控界面，按照操作员、系统管理员和工程师自动显示该级别操作人员的能够修改的内容，无需人为区分组别。

设备监控模块，用于对生产线上的各单机设备进行状态监测和操作控制，包括设备运行状态监测模块、单机设备控制模块、产线自动控制模块。

设备运行状态监测模块，用于在单机设备运行时监测现场设备的运行状态，并在工业控制计算机或智能化物联网监控云平台的主控界面进行显示。单机设备的运行状态在主控界面上均以颜色灯的方式进行显示，绿色灯表示对应的单机设备运转正常，黄色灯表示对应的单机设备处于正常停机状态，红色灯表示对应的单机设备处于故障状态。主控界面的每台单机设备旁边的指示灯变成红色时，表示相应的单机设备有报警，指示灯变红的同时会跳出报警信息界面的窗口，窗口里面包含报警的相关信息，如设备序号、设备位置、报警原因、报警参数和报警时间等。

单机设备控制模块，用于对生产线中的每台单机设备进行自动控制，在操作指令界面集中所有单机设备控制用的虚拟按钮和虚拟拖动条，通过操作虚拟按钮和虚拟拖动条来控制各单机设备的操作，节省了大量的硬件结构。虚拟按钮指的是机器开关键、档位键；虚拟拖动条类似于手机亮度条，可以根据需要拖动，控制变频电机的频率。虚拟按钮和虚拟拖动条根据操作人员的操作习惯和舒适性进行有效地排列组合，以减少误操作的可能性。

产线自动控制模块，用于设定各单机设备从后到前依次自动启动的顺序和时间，及各单机设备从前到后依次停停机的顺序和时间，在自动操作模式下时进行一键启停。由于整个破碎筛分产线的设备有时可以达到上百个，对如此多的设备如果靠人工一个个的启动，不仅浪费人力，还有可能由于启动的顺序错误破坏设备、影响产线的安全运行。设置产线的一键启停功能，操作人员只需在操作指令界面点击该一键启停按钮，启动时各个单机设备自动按照设定的顺序和时间从后到前依次自动启动，停机时自动按照设定的顺序和时间从前到后依次停止。

具体实施中，通过设备监控模块，能根据主机的负载情况调整振动给料机的振动频率，从而改变主机的进料量，提高设备的有效负载率，增加设备的单位时间产能，并且可以有效的对设备进行保护。通过模糊负荷控制算法和控制程序使破碎设备的前部给料速度根据破碎设备的运行负荷进行自动匹配，可完全免除人工操作，系统自动调节速度达到毫秒级。工人可根据产线实际情况预设破碎设备负荷值，系统运行时可自动根据当前的负荷情况通过调整前部给料频率的方式持续向预设负荷调整，使破碎设备的负荷始终恒定于预设值，从而使电机始终运行于接近额定负荷的工况下，达到节省电费，减少人工的目的。

故障报警模块，用于对产线运行中出现的各种故障进行相关处理，包括故障连锁控制模块和报警模块。具体实施中可能发生的故障包括机械故障、电气故障、液压故障等；故障处理的方式分为故障预警、报警、直接连锁停机等。

故障连锁控制模块，用于根据网络式集成电控系统的运行状态，对各单机设备的运行关系进行连锁，当连锁后的各单机设备中有单机设备出现故障停机时，则与该故障设备相关联的其它单机设备也进行报警停机，确保设备安全和生产安全。通过组态软件读取所有网络式集成电控系统的运行状态，在组态软件中对单机设备的运行关系进行连锁。例如，给料机的输送机由于故障停机了，可以确保给料机自动停止，从而节省操作或者巡视人员所需的发现故障的时间，确保设备安全。

报警模块，用于对生产过程中出现的各种异常状态进行相应的报警，并将报警信息弹出显示在工业控制计算机或智能化物联网监控云平台的报警信息界面。报警方式包括报警信息界面的显示提醒、局部语音报警和全生产线的语音报警，根据不同的报警级别采用不同的报警方式进行报警。报警方式为预先设定，系统根据可能出现的情况，依据问题严重性设置不同的报警模式。低级别的报警只是在报警信息界面有相应的报警数量，需要人员点开以后才会显示；高级别的报警在界面显示的同时会有控制室的音箱报警；更高级别的报警除了有高级别的报警功能以外还会有整个产线的高音喇叭报警功能。报警信息界面组态了大量的报警信息，如果当前主界面不在报警信息界面，报警信息采用弹出式的方式，未出现故障时，不会弹出报警；一旦现场设备有故障报警，在任何界面上就会弹出提示，供操作人员快速判读并处理故障；如果当前主界面是报警信息界面，则直接对该报警信息进行显著显示。具体实施中，对破碎筛分产线的所有报警包含单机和产线连锁的报警进行归纳分组，对不同的分组报警执行不同的操作，如超过上限则只报警提醒现场人员需要注意，超过上上限则报警并停机。

数据库存储与检索模块，用于将监测得到的生产线的各种生产数据和报警信息统计存储于数据库，并在需要时对该数据库进行各种检索和数据提取操作。存储的数据主要为每个时间段内的关键参数，如电流大小、给料机频率、料位高度、时间段内产量、总产量、报警次数、原因分析等。系统在工业控制计算机上具有专用的数据库，可以对该数据库进行各种操作，数据库的类型可选择当前最主流的Access、SQLserver、Oracle。数据库存储与检索模块可以提供产线的生产情况检索功能，自动统计生产的关键数据供参考使用；通过工业控制计算机的报表统计界面，如图10所示，能实时监控输送机的瞬时产量、累计产量信息，并且能查询历史数据，按照天、周、月的方式查询产量；还具有按班组查询的功能，对该班组的生产情况进行自动统计，方便管理人员对生产人员的绩效进行考核；还能自动统计整个破碎筛分产线的报警情况，通过报表统计界面，能实时可以按照天、周、月的方式查询报警信息；能对所有在报表统计界面查询的信息进行打印。

智能化物联网监控云平台，用于根据集散控制系统发送来的设备参数，随时随地对单机设备的运行情况进行实时监控、反馈和历史分析，通过数据分析定位设备运行工况和生产工艺参数问题，提示操作人员及时处理和排除故障，并能通过网络在手机或电脑上实时显示现场的生产情况，进行远程监控。本实施例智能化物联网监控云平台的网络控制结构如图9所示，针对砂石骨料生产的定制化和多元化，利用云计算在分类梳理的基础上对生产数据存储和安全进行统一管理，通过集群应用、网格技术或分布式文件系统技术手段，共同提供数据存储和业务访问功能。具体包括设备工况监测模块、故障报警监测模块、产线综合简报模块、全线视频监控模块、智能仓储监测模块、自动装车监测模块和统计分析查询模块。

设备工况监测模块用于实时监测各单机设备的工作状态，包括破碎机的工作负荷、主机电流、轴承温度、油箱温度、衬板磨损、料仓料位、主机震动、主轴转速；给料机的瞬时负荷、给料频率；振动筛的瞬时负荷、振动电流；皮带机的转速、瞬时产量、累计产量信息。

故障报警监测模块用于实时监测各单机设备故障报警的类型、时间、产生原因以及解决方案信息。

产线综合简报模块用于综合显示各类生产信息，包括产线的瞬时产量、累计产量、设备开机时间、产线负荷、当月产量、当月开机时间、平均负荷和产品粒型分析报告。

全线视频监控模块用于将现场视频监控系统采集的图片和视频上传至云平台，实现现场工况的实时远程可视化监控。

智能仓储监测模块用于通过料位传感器实时监测包括各成品料仓的当日进料量、出料量、库存量、卸料小车的工作状态，同时料位传感器反馈的数据可以控制系统进料的位置，防止仓满溢出或者仓内无料。

自动装车监测模块用于监测包括各料仓弧门开关状态、各成品料仓的库存状态、装车车辆类型、时间、吨位、交易金额实时信息；具体实施中，通过预先安装在每台车辆上的RFID芯片，读取车辆信息，同时通过装车楼和地磅上的称重传感器综合计算自动识别每台车每天运输的料型种类、装车次数、装车重量等重要参数。

统计分析查询模块用于各种历史数据的查询及统计分析，以及产线运行效率、健康状况的综合评分。

智能化物联网监控云平台还设有预留接口，用于为第三方或未来平台提供业务接入，例如，连接智能手机终端等移动终端设备，通过该预留接口能读取智能化物联网监控云平台中监测的各种生产数据，为未来建设多元化码头产品综合的管理平台提供扩展设计。

本实施例提供的智能化砂石骨料生产线，使破碎设备在相同产量的情况下增加设备寿命20％以上，能耗减少15％以上，提升破碎设备的自动化水平，提高设备的有效负载率，增加设备的单位时间产能，增加设备的生命周期，减少单位产量的能耗。同时有效减少人力浪费、减轻现场操作人员的工作强度，助力砂石骨料破碎节能减排，提高生产效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (4)

1.一种智能化砂石骨料生产线，其特征在于：包括智能化单机设备、网络式集成电控系统、集散控制系统和智能化物联网监控云平台；

智能化单机设备，是在原破碎筛分产线单机设备的基础上加装各类传感器，用于对生产过程中的各单机设备的运行参数进行实时监测，实现对各单机设备状态的实时采集，并将采集数据通过信号传输线实时传送到对应的网络式集成电控系统；

每台单机设备都有对应的网络式集成电控系统，网络式集成电控系统包括PLC主控单元、人机界面HMI、传感器通讯模块、集散控制系统通讯模块和相应单机设备的电气控制回路；网络式集成电控系统面板上设有本地控制按钮，用于在设备进行维护、保养时脱离集散控制系统来控制相应设备；所述PLC主控单元通过传感器通讯模块与单机设备上的传感器进行通信，获取各传感器采集的数据，通过分析后在HMI上显示；所述网络式集成电控系统的电气控制回路用于根据PLC主控单元的输出结果控制相应单机设备的运行状态；所述集散控制系统通讯模块用于与集散控制系统通讯；集散控制系统包括工业控制计算机、本地通讯模块、移动通信网络或以太网通讯设备；

集散控制系统的工业控制计算机用于评估各级破碎设备是否运行在最佳负荷、是否达到理想工作效率，同时实现生产过程自动化调整控制；本地通讯模块用于集散控制系统与网络式集成电控系统的集散控制系统通讯模块进行通讯，获取各类传感器的信息和网络式集成电控系统的信息；移动通信网络或者以太网通讯设备用于集散控制系统将生产现场所有的数据上传到智能化物联网监控云平台；

智能化物联网监控云平台，用于根据集散控制系统发送来的设备参数，利用云计算在分类梳理的基础上对生产数据存储和安全进行统一管理，随时随地对单机设备的运行情况进行实时监控、反馈和历史分析，通过数据分析定位设备运行工况和生产工艺参数问题，提示操作人员及时处理和排除故障，并能通过网络在手机或电脑上实时显示现场的生产情况，进行远程监控；

所述智能化单机设备包括智能化颚式破碎机、智能化反击式破碎机、振动筛、振动给料机、料仓、料斗和皮带输送机；所述智能化颚式破碎机和智能化反击式破碎机均为在原破碎机的对应位置安装相应的磨损传感器、温度传感器、速度传感器和振动传感器；破碎机上的各传感器分别用于实时监测两种破碎机的工作负荷、排料口尺寸、轴承温度、主轴转速和主机振动；所述料仓上安装有料位传感器，用于实时监测料仓料位；所述皮带输送机上安装有传输速度传感器、称重计量传感器、跑偏开关和拉绳开关，所述传输速度传感器和称重计量传感器分别用于实时监测皮带输送机的转速和瞬时产量、累计产量信息；各所述传感器通过网络式集成电控系统与集散控制系统连接，进而与智能化物联网监控云平台连接，用于实现单机设备的联网功能，使智能化单机设备与集散控制系统和智能化物联网监控云平台实现交互，进行远程实时监控；

所述智能化颚式破碎机上的磨损传感器安装于颚式破碎机的定颚板和动颚板上，用于实时监测定颚板、动颚板的磨损量，通过测得的电机工作电流判断颚式破碎机的工作负荷，以及时调整进料量和发布更换提醒；通过原始排料口尺寸和两个颚板磨损传感器的反馈数值自动检测颚式破碎机排料口大小；

所述智能化反击式破碎机上的磨损传感器安装于第一反击板和第二反击板上，用于实时监测第一反击板、第二反击板的磨损量，通过测得的电机工作电流判断反击式破碎机的工作负荷，以及时发布更换提醒；速度传感器布置在反击破外侧轴承座上，实时监测轴速；停机时，计算获取板锤的磨损量，通过反击板的磨损量、板锤的磨损量和最初设定的排料口尺寸，计算出停机时反击式破碎机的排料口尺寸；

所述工业控制计算机中集成组态软件模块，所述组态软件模块包括系统管理模块、设备监控模块、故障报警模块和数据库存储与检索模块；所述系统管理模块，用于集散控制系统自身的基础设定与管理，包括操作人员权限和工作组制定模块、系统参数配置模块、设备参数配置模块、操作模式切换模块、操作组权限自动区分模块；所述设备监控模块，用于对生产线上的各单机设备进行状态监测和操作控制，包括设备运行状态监测模块、单机设备控制模块、产线自动控制模块；所述故障报警模块，用于对产线运行中出现的各种故障进行相关处理，包括故障连锁控制模块和报警模块；所述数据库存储与检索模块，用于将监测得到的各种生产线的关键生产数据和报警信息统计存储于数据库，并在需要时对该数据库进行各种检索和数据提取操作；

操作人员权限和工作组制定模块，用于将操作人员分为三个级别，并分配不同的权限和登录口令，同时将不同级别的操作人员归纳成不同的工作组；三个级别的操作人员分别为：第一个级别是操作员，具有最低权限，只能进行相应的设备控制操作功能；第二个级别是系统管理员，除了具有操作员的权限以外，还具有更改系统配置的功能；最高级别是工程师，具有系统的配置、管理、维护的所有功能，还能对系统的原始文档进行读取、存储操作；

系统参数配置模块，用于对整个集散控制系统的语言切换和时间校准两种运行参数进行配置，语言切换的配置用于在不同语言环境的国家和地区使用，时间校准的配置用于在不需要切换到Windows操作系统环境下即可校准时间，避免退出集散控制系统产生产线管控的不确定因素；

设备参数配置模块，用于为整条生产线的设备初始状态和报警阈值参数进行配置，报警阈值参数包括各种监测设备状态参数达到不同报警级别的上下限阈值、自动模式下各单机设备的启停时间间隔；

操作模式切换模块，用于切换生产线的检修/运行状态及对设备控制的操作模式，操作模式包括本地操作、集中操作和自动操作；在本地操作情况下，单机设备的控制由网络式集成电控系统面板上的本地控制按钮来进行控制，用于当设备处于检修状态下方便现场维修人员检测维修效果；集中操作是把所有的单机设备的控制都用集散控制系统工业控制计算机的操作指令界面的虚拟控制按钮来控制；自动操作是由网络式集成电控系统的自动控制部分自动对整个破碎筛分产线的所有单机设备进行智能连锁控制；

操作组权限自动区分模块，用于在集散控制系统工业控制计算机或智能化物联网监控云平台的设备参数配置界面根据登录的操作员不同的级别显示不同的内容，按照操作员、系统管理员和工程师自动显示该级别操作人员的能够修改的内容，无需人为区分组别；

设备运行状态监测模块，用于在设备运行时监视现场设备的运行状态，并在集散控制系统工业控制计算机或智能化物联网监控云平台的主控界面进行显示；单机设备的运行状态在主控界面上均以颜色灯的方式进行显示，绿色灯表示对应的单机设备运转正常，黄色灯表示对应的单机设备处于正常停机状态，红色灯表示对应的单机设备处于故障状态；

单机设备控制模块，用于对生产线中的每台单机设备进行自动控制，在操作指令界面集中所有单机设备控制用的虚拟按钮和虚拟拖动条，通过操作虚拟按钮和虚拟拖动条来控制各单机设备的操作；虚拟按钮和虚拟拖动条根据操作人员的操作习惯和舒适性进行有效地排列组合，以减少误操作的可能性；

产线自动控制模块，用于设定各单机设备从后到前依次自动启动的顺序和时间，及各单机设备从前到后依次停停机的顺序和时间，在自动操作模式下时进行一键启停；

故障连锁控制模块，用于根据网络式集成电控系统的运行状态，对各单机设备的运行关系进行连锁，当连锁后的各单机设备中有单机设备出现故障停机时，则与该故障设备相关联的其它单机设备也进行报警停机，确保设备安全和生产安全；

报警模块，用于对生产过程中出现的各种异常状态进行相应的报警，并将报警信息弹出显示在集散控制系统工业控制计算机或智能化物联网监控云平台的报警信息界面；报警方式包括报警信息界面的显示提醒、局部语音报警和全生产线的语音报警，根据不同的报警级别采用不同的报警方式进行报警；低级别的报警只是在报警信息界面有相应的报警数量，需要人员点开以后才会显示；高级别的报警在界面显示的同时会有控制室的音箱报警；更高级别的报警除了有高级别的报警功能以外还会有整个产线的高音喇叭报警功能。

2.根据权利要求1所述的一种智能化砂石骨料生产线，其特征在于：智能化物联网监控云平台包括设备工况监测模块、故障报警监测模块、产线综合简报模块和全线视频监控模块；

设备工况监测模块用于实时监测各单机设备的工作状态，包括破碎机的工作负荷、主机电流、轴承温度、油箱温度、衬板磨损、料仓料位、主机震动、主轴转速；给料机的瞬时负荷、给料频率；振动筛的瞬时负荷、振动电流；皮带机的转速、瞬时产量、累计产量信息；

故障报警监测模块用于实时监测各设备故障报警的类型、时间、产生原因以及解决方案信息；

产线综合简报模块用于综合显示各类生产信息，包括产线的瞬时产量、累计产量、设备开机时间、产线负荷、当月产量、当月开机时间、平均负荷和产品粒型分析报告；

全线视频监控模块用于将现场视频监控系统采集的图片和视频上传至云平台，实现现场工况的实时远程可视化监控。

3.根据权利要求2所述的一种智能化砂石骨料生产线，其特征在于：所述智能化物联网监控云平台还包括智能仓储监测模块、自动装车监测模块和统计分析查询模块；

智能仓储监测模块用于监测包括各成品料仓的当日进料量、出料量、库存量、卸料小车的工作状态；

自动装车监测模块用于通过预先安装在每台车辆上的RFID芯片和装车楼、地磅上的称重传感器实时监测各料仓弧门开关状态、各成品料仓的库存状态、装车车辆类型、时间、吨位、交易金额信息；

统计分析查询模块用于各种历史数据的查询及统计分析，以及产线运行效率、健康状况的综合评分。

4.根据权利要求2所述的一种智能化砂石骨料生产线，其特征在于：所述智能化物联网监控云平台还设有预留接口，用于为第三方或未来平台提供业务接入，通过该预留接口能读取智能化物联网监控云平台中监测的各种生产数据。