青海盐湖集团年产100万吨KCI,该项目的采矿设备由8条漂浮式水采船组成。采船的一半重量由卤水的浮力支撑,另一半重量由4条液压驱动的履带支撑并推动采船向前行驶。8条采船分别在14个长1.25km,宽2.5km的深水盐田采收光卤石矿。深水盐田,水深约1.5m,在盐田底部沉积有卤水蒸发而形成的40cm厚的固态光卤石矿。采船的采矿工艺流程为:采船前端的双螺旋集料器将光卤石矿收集到初级泵的入口,初级泵将矿桨(光卤石和卤水的混合物)吸到船载的矿桨罐,然后增压泵将矿桨罐里的浓度为35%的光卤石矿桨通过浮管输送到加工车间。
水采船的PLC采用美国AB公司的Controllogix5000,利用美国TRIMBLE公司的MS-860GPS导航。此套控制系统实现了采船的自动导航,以及流量、浓度等的自动控制,提高了采收率,实现了光卤石采收作s业的高产、稳产。
1系统结构
该系统采用了ROCKWELL的以态网、控制网、设备网。上层管理网根据以态网协议构建。因8条船分布在4Okm2的光卤石池中进行采矿作业,与中心码头距离远,且流动性大,故8条船采用data-linc公司的SRM6300无线以太网模块构成无线以太网,与中心码头通讯,实现中心码头对8条船的监控和生产管理。在每条船上还装有通过以太网与PLC联接的上位监控系统,实现采船上的操作人员对采船的操作。采船自动化程度较高,整船只需一人操作。采船前仓的PLC和后仓的远程PLC机架通过1756-CNB控制网模块桥接起来。底层设备通过设备网联接,包括有初级泵变频器,增压泵变频器,液压泵软启动器,卤水泵电机启动器,淡水泵电机启动器,前、中、后排污泵电机启动器等。
水采船PLC控制系统结构示意图如图1。
2系统硬件配置
系统中的PLC为AB公司Contrologix5000,CPU为L55M13处理器,内存扩展为1.5M。采用13槽机架,除装有模拟量,数字量I/O模块外,还有以太网模块,设备网模块及与GPS进行通讯的MVI56-GSC模块。船载GPS,还有控制网模块及远程机架。
在中心码头配置有一台PLC,它不仅负责控制中心码头的6台二级加压泵,而且接收8条采船发送过来的数据,进行生产管理及工艺控制。中心泵站PLC和船载PLC用无线以太网数据电台组成无线以太网。采船前仓配置一台PLC,后仓配置一个13槽的远程机架,通过控制网模块将本地PLC和远程机架桥接起来。由于采船长达40m,配置远程机架将后仓的一些模拟量,数字量的输入输出及设备网的接线接到后仓远程机架,可以减少接线的长度和信号干扰。
船载PLC采集有关模拟量、数字量。每船包括84路开关量输入,36路开关量的输出,39路模拟量的输入,33路模拟量输出。这些模拟量及数字量输入信号主要来自于流量计、密度计、液位仪表及液压差压开关,输出信号主要用于控制3台液压泵及履带的转向,提升及设备的保护等。它通过设备网控制初级泵、增压泵、液压泵、卤水泵、电气室空调等。利用prosoft公司的MVI56-GSC通讯模块和GPS通讯,获取采船的位置和姿态数据,通过PLC的背板将数据传到PLC,控制采船的履带转向系统,使采船自动按航道作业,做到了采船不漏采,也不重采,提高了采船的采收率和效率。
3系统软件设计
3.1网络组态
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