矿山粉碎机实时监测与调度优化
“控制”、“调度”、“特征检测”、“实时监测”是工业物联网在具体工业场景中所需的,也是智物联目前在MixIOT的应用上做重点突破的方向。本文以矿山的粉碎机系统为例,加深一下对于它们的理解。重点是明白,其实它们之间并没有十分明确的,必须的界限。
在矿山,矿石采回来后,首先就是要进行粉碎,粉碎机系统应该是最为传统的工业装置了,图示如下:
首先,要做好数字化工作,就是数据采集,粉碎系统中,进出料传输机、提升机、螺旋进料机、出料储槽等设备,都是独立的,整个粉碎系统实际上是多种设备拼凑在一起。所以,要分别去做好数据采集,做好这个一览表:
我们一个一个来对应,首先是粉碎机:
粉碎机电流是只读的,粉碎状态是可以控制的。
现在如果要来做调度或者实时监控,需要做一件事,就是新建一个实时监控的对象。
建立这个新对象,要写一个对应的映射表。每个装置当然可能会有其他很多参数,但对于实时监控而言,这些参数并不需要。所以,这个新对象,仅仅保留了所需要的FV,重新命名。
假设,我们是Admin,现在就来创建这个项目。
图示的项目列表中因为之前已经有过一个发动机异常停机保护的项目了,所以粉碎机是第二个创建的项目:
现在创建项目:
这几个容易写的内容,先写好,该输入的输入,该选择的选择,脚本一个一个来:
先看看,特征脚本怎么写:
再来看,关联条件设定脚本怎么写:
关联条件前面也解释了,就是螺旋输料机还在维持工作,也就是S705这个FV一直都1:
这样,关联条件设定的脚本也就出来了:
检测结果的输出,就不写了。
这样一来,反向控制设定也就出来了:
该输入的都输入了,保存:
保存后,就能看到创建好的第二个实时监控项目:
我们画一张图:
我们回顾一下矿石粉碎工艺图:
前面利用“实时监测”的方法,做了一个“粉碎机电机过流保护”的应用案例。粉碎机之所以会被堵塞甚至堵死,是因为粉碎机里面矿石的量,超出了正常粉碎机的粉碎能力(我们称为粉碎强度)。矿石从矿山被采回来后,单个矿石的个头有大有小。个头小的矿石,在粉碎机滚筒里面,可能转个一圈,就被粉碎了;中等个头的矿石,可能在滚筒里面转个两三圈,也能被彻底粉碎;而个头大的矿石,在粉碎机滚筒里面转个四五圈甚至更多,可能都不能被彻底粉碎。
先放一个实景图:
这就是要粉碎的矿石,大大小小,什么都有。矿石被卡车倒进进料传输机(传输带)后,就被输送到提升机:
提升机有很多料斗,一直在循环转着圈:
提升机料斗到达顶部的时候,会做一个翻斗动作,把矿石倒下去:
翻斗后倒下去的矿石,就到了“分流筛”。分流筛的结构,是一个进口、两个出口:
其中有一侧出口,是一个筛网。如果已经是很细碎的矿石,无需经过粉碎的,就直接从筛网出去。而被筛网挡住的矿石,都是需要粉碎的,因为它们个头大,过不去这个筛网,所以,就进了螺旋输料机的入口处:
而能经过分流筛筛网的细碎矿石,就下滑到了分流器,由分流器分配到四个出料储槽里面:
然后,等待出料储槽把闸口打开的时候,落到出料传输带上:
而到了螺旋输料机入口的那些矿石,可以由螺旋输料机,把矿石推进粉碎机里面:
没有被推进到粉碎机里面的矿石,重新又回到提升机里面,继续循环:
经过粉碎后的矿石,会落到一个粉碎机的出料料斗:
刚才详细解释了整个矿石粉碎的过程。至于粉碎机,大概的样子是这样:
外面是一个套筒,有个口子进料和出料。这些大概知道就行。到现在基本上可以理解,如果我们能掌握:
矿石从矿山采下来,其大小是不可控的、随机的。但这种随机性,都符合一定的随机分布。怎么对矿石粒度大小进行估计呢,其实这个事情并不难。我们可以用抽样的方法,比如,用一个容器,随机从矿石堆里装一箱子矿石回来:
然后,把这些矿石,倒入一个多层的网筛:
这个网筛的每一层,筛目都不一样大。大的在上面,小的在下面。比如,这是五层网筛,最后一层A就是没有筛孔的:
矿石倒进网筛后,摇晃一下,让它们重复往下面落:
最大的矿石就留在了最上层,最细碎的(无需粉碎的)矿石,就落到了最下层。再把每层矿石的重量算出来。当然,如果能做一个直接称重的自动网筛,那就更省事了。那就可以弄个适配器,直接读取称重的数据,直接发到MixIOT系统了。
但是,毕竟矿石推进过程也是很随机的,那该怎么来判断呢?这就需要用到四个储槽了:
四个储槽的储量,就是A,也就是说,可以利用A的量(不停在变化),来估计B、C、D、E的量。这是因为在整个进料出料的过程中,我们并不知道一分钟进来了多少矿石,也根本无法采集到,但四个储槽的重量,是可以采集的,只要在四个储槽下面安装一个称重传感器,这是容易做到的。
利用重量变化数据,不仅可以计算出单位时间里面进料的实际总重量,还可以计算出A、B、C、D、E分别的重量:
通过这个重量,就可以去实时调整螺旋机输料速度,以及粉碎机的粉碎强度。为了实现这个目标,需要对之前的对应一览表做一些扩展:
我们把粉碎机电流(可控的)也对应出来,把螺旋输料机的输送速度(可控)也对应出来,然后,设定一个优化目标:
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