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0引言
鐵礦石主要為大宗散狀物料，港口長(zhǎng)距離輸送鐵礦石主要以皮帶作為載體[1-3]。目前山東港口集團(tuán)日照港股份二公司擁有6臺(tái)堆取料機(jī)、4臺(tái)裝車機(jī)和27條帶
式輸送機(jī)，皮帶總長(zhǎng)約16.8km，在實(shí)際港口礦石的卸船和裝車作業(yè)中，司機(jī)室一般由單人作業(yè)，要兼顧較多的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，很難達(dá)到面面俱到，如果出現(xiàn)疏忽，將造成堆取料機(jī)、裝車機(jī)等大機(jī)故障等重大損失。為了解決這個(gè)問題，最好將大機(jī)作業(yè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)中控室，并通過邏輯分析，智能提供報(bào)警信號(hào)，這樣可以實(shí)現(xiàn)由單獨(dú)的前端顯示，變成前端顯示、后臺(tái)報(bào)警的作業(yè)模式，由人工觀察變?yōu)橄到y(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，更好地杜絕安全隱患。為了及時(shí)掌握和控制各類帶式輸送機(jī)上物料流量狀況，保證安全生產(chǎn)，需要通過皮帶秤對(duì)皮帶上物料的流量信息及時(shí)采集記錄。隨著智能電子皮帶秤的快速發(fā)展，流量監(jiān)控成為可能[4]，然而，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)考察和皮帶秤生產(chǎn)廠家了解，6臺(tái)堆取料機(jī)皮帶流量秤積算器沒有配備通訊接口板，4臺(tái)裝車機(jī)和2條帶式輸送機(jī)無通訊連接，相關(guān)線纜接口都需重新配置，因此設(shè)計(jì)通用接口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)控管理尤其重要。
1皮帶秤系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
1）穩(wěn)定可靠性
監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在港口環(huán)境中使用，應(yīng)該適應(yīng)港口生產(chǎn)環(huán)境，能夠提供7×24h的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，保證生產(chǎn)的連續(xù)性和安全性，因此系統(tǒng)新增硬件設(shè)備需為工業(yè)級(jí)設(shè)備，且滿足-20℃～70℃的工作條件。
2）操作便捷性
系統(tǒng)操作界面應(yīng)該符合人機(jī)界面設(shè)計(jì)原則，操作簡(jiǎn)單便捷，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備應(yīng)該模塊化設(shè)計(jì)，易于故障檢修維護(hù)或是設(shè)備更換。
3）開放易拓展性

皮帶流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后續(xù)將被皮帶智能監(jiān)控項(xiàng)目集成，故需要開放數(shù)據(jù)相關(guān)接口以及通信協(xié)議，支持OPC和RestfulAPI接口。
2皮帶秤系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
2.1設(shè)備通信接口
6臺(tái)堆取料機(jī)安裝的是MT2101流量計(jì)量?jī)x表，而該型號(hào)的皮帶秤流量積算器沒有配備通訊接口板，只能單機(jī)司機(jī)室監(jiān)測(cè)當(dāng)前流量，無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程輸出通訊功能，且6塊通訊板工作不穩(wěn)定，4臺(tái)裝車機(jī)和2條帶式輸送機(jī)無通訊連接，無法監(jiān)控流量。需要新增12臺(tái)數(shù)據(jù)采集和通訊模塊（串口服務(wù)器），實(shí)現(xiàn)6條堆取料機(jī)皮帶，4臺(tái)裝車機(jī)皮帶，2條輸送皮帶的皮帶秤積算器的數(shù)據(jù)讀取如圖1所示。

圖1設(shè)備通信接口

本系統(tǒng)中要讀取的數(shù)據(jù)包括：帶式輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、皮帶實(shí)時(shí)流量、皮帶累計(jì)流量三組參數(shù)。
2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如下圖2所示，系統(tǒng)主要分現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、過程監(jiān)控層、信息管理層。其中設(shè)備層的大機(jī)上面含有如圖1所示的積算器，積算器通過通訊板卡或者特定接口與串口服務(wù)器連接后，通過架設(shè)的無線網(wǎng)絡(luò)接入局域網(wǎng)中，監(jiān)控終端采集數(shù)據(jù)后，直接顯示在終端屏幕上，實(shí)現(xiàn)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控，并同步保存在關(guān)系數(shù)型據(jù)庫(kù)中，系統(tǒng)將單獨(dú)開發(fā)OPC服務(wù)器數(shù)據(jù)接口，供外部WEB終端和移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問。

圖2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

2.3傳輸網(wǎng)絡(luò)搭建
由于港口現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，監(jiān)控中心與堆取料機(jī)、裝車機(jī)和皮帶的距離遠(yuǎn)，并且大機(jī)沿軌道長(zhǎng)距離移動(dòng)作業(yè)，采用有線傳輸則非常困難，因此設(shè)計(jì)采用無線方式進(jìn)行計(jì)量數(shù)據(jù)的傳輸，系統(tǒng)分為上位機(jī)、下位機(jī)（計(jì)量分站）組成的分散結(jié)構(gòu)。由1臺(tái)上位機(jī)通過無線局域網(wǎng)絡(luò)連接分散在計(jì)量現(xiàn)場(chǎng)的下位機(jī)（計(jì)量分站）。皮帶秤流

量計(jì)量?jī)x表增加通訊接口板，儀表采集的皮帶秤流量數(shù)據(jù)通過接口板將數(shù)據(jù)發(fā)送到無線以太網(wǎng)上，上位機(jī)配置OPC，公司內(nèi)部其它管理計(jì)算機(jī)也可以通過網(wǎng)絡(luò)查詢上位機(jī)上的實(shí)時(shí)或歷史產(chǎn)量數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。
圖3中SR、ZC、BH/BJ分別代表堆取料機(jī)、裝車機(jī)和皮帶線，屬于港口現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，串口服務(wù)器和基站屬于過程監(jiān)控層，服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)和訪問端屬于信息管理層。

圖3傳輸網(wǎng)絡(luò)搭建

2.4軟件架構(gòu)與監(jiān)控端
圖4為系統(tǒng)的軟件模式架構(gòu)，其中目前使用的組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)由易控軟件開發(fā)，易控（INSPEC）是一套通用的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）軟件，亦稱人機(jī)界面
（HMI/MMI）軟件，俗稱組態(tài)軟件，易控組態(tài)軟件本身為專門工廠級(jí)自動(dòng)化應(yīng)用量身定制，在穩(wěn)定性、可靠性、采集速度等方面都有壓倒性的優(yōu)勢(shì)，因此本系統(tǒng)繼續(xù)采用易控組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控部署。
3皮帶秤系統(tǒng)系統(tǒng)功能
3.1流量監(jiān)控
圖5為流量監(jiān)控畫面，其中SR1-SR6分別顯示6臺(tái)堆取料，ZC1-ZC4分別顯示4臺(tái)裝車機(jī)，BH1和BJ1分別為兩個(gè)流程的皮帶線，從示意圖中可以看出主要數(shù)

據(jù)有：主積累、瞬時(shí)流量、載荷、速度等。系統(tǒng)可以有效地對(duì)設(shè)備物料輸送流量的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。

圖4軟件架構(gòu)

3.2實(shí)時(shí)曲線

圖5流量監(jiān)控

3.4警報(bào)記錄

圖7歷史曲線

圖6為皮帶秤監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)堆取料機(jī)、裝車機(jī)、皮帶實(shí)時(shí)流量的監(jiān)測(cè)畫面，根據(jù)實(shí)時(shí)曲線可以顯示大機(jī)負(fù)載隨時(shí)間的變化趨勢(shì)和大機(jī)運(yùn)行工況下系統(tǒng)變化的趨勢(shì)，有利于卸船流程和裝車流程中物料流量的控制，減少由于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致設(shè)備壽命的損傷。

圖8為皮帶秤監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的警報(bào)記錄，由于運(yùn)輸?shù)呢浳锓N類（礦球、粉末、水濕貨等）和皮帶寬度不同（卸船流程1.8m、裝車流程1.4m），因此需要根據(jù)流程設(shè)置報(bào)警的閥值，當(dāng)皮帶上的運(yùn)載貨物瞬間流量超過設(shè)定值，報(bào)警系統(tǒng)就會(huì)及時(shí)的顯示和發(fā)出預(yù)警信號(hào)提醒司機(jī)調(diào)整流量。
3.3歷史曲線

圖6實(shí)時(shí)曲線

圖8警報(bào)記錄

圖7為皮帶秤監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)堆取料機(jī)、裝車機(jī)、皮帶歷史流量的監(jiān)測(cè)畫面，在大機(jī)皮帶秤數(shù)據(jù)傳輸過程中，帶式輸送機(jī)工作狀態(tài)及工作參數(shù)以預(yù)設(shè)定的時(shí)間間隔進(jìn)行自動(dòng)記錄，橫坐標(biāo)表示時(shí)間t/s，縱坐標(biāo)表示物料質(zhì)量m/t，記錄內(nèi)容為當(dāng)前時(shí)間、大機(jī)工作狀態(tài)、負(fù)載參數(shù)，通過歷史曲線，可以和工藝圖結(jié)合對(duì)應(yīng)分析大機(jī)設(shè)備工作情況，及時(shí)查找出大機(jī)設(shè)備的故障原因。例如3#堆取料機(jī)在2019年11月12日05:43~09:43時(shí)間段內(nèi)最
大流量為7438.12t/h，最小流量0t/h。歷史流量曲線更能監(jiān)測(cè)出卸船/裝車流程工藝，這對(duì)評(píng)價(jià)卸船作業(yè)和裝車作業(yè)的質(zhì)量具有重要的意義。
4結(jié)束語
皮帶秤流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了物料流量的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控管理，研究了皮帶秤系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及其中的關(guān)鍵技術(shù)，但該系統(tǒng)基站信號(hào)無線傳輸主要通過4G信號(hào)，在數(shù)據(jù)傳輸速度和傳輸能力上存在一定的不足，隨著5G網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，基于5G信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸是下一步的主要研究方向。

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