张婷婷
（崇左南方水泥有限公司 广西 532200）
摘要：针对水泥生产中原料投放、原料物料输送环节易出错的问题，本文提供一种水泥生产线物料进料控制系统，是一种设计管理及监督目的的数据处理系统，能对原料投放环节进行精细化控制。
关键词：水泥制造；物料控制；系统
0引言
大型生产线的原料供应是一件非常繁重的工作，需要大量人力物力的协调与配合。以水泥生产线为例，其消耗的大量原材料都需要从规模巨大的堆料场人工补充到生产线内，以供给连续生产的消耗。原材料一般采用以下输送方案，在堆料场与生产线之间设置输送装置（如输送带设备），输送装置入口设置在堆料场内，而输送装置设置多个出口，以将原料输送至生产线上的各个原料进料口处。由于需要供应的物料种类繁多，通常包括砂岩、铁矿、高铝粘土、湿煤渣、干煤渣、锰渣、煤矸石、磷石膏、脱硫石膏等等，且各物料一般都放置在堆料场内，而将这么多种类的物料必须按需求准时投放到相应的生产线进料口，若是拿错物料或者将物料投进到其他进料口等，导致原料投放工作出错，则会造成大量的产品品质不合格。
1系统构造
水泥生产线物料进料控制系统由以下几个部分构成：
标签单元，其设置于分设有若干料堆区的堆料场，其包括若干个对各个料堆区进行标定区分的料堆定位标签；标签单元还包括若干个用于对输送入口进行标定的入口定位标签，用于检测当前处在输送入口处进行投料作业的车载单元。
车载单元，其设置出入各个料堆区搬运物料的铲车上，其包括MCU和与MCU连接的读卡器、语音模块、显示模块、无线传输模块，用于读取料堆定位标签数据并判断当前所处在的料堆区；车载单元还包括GPS模块，GPS模块与MCU连接。基于TCP/IP协议，GPS模块与卫星定位系统通信连接，获取定位或行车轨迹。车载单元无线传输模块为3G/4G模块；或者，其为WIFI模块且堆料场内配置并覆盖有供WIFI模块连接互联网的路由器。基于TCP/IP协议，车载单元MCU与监控单元计算机通信连接。
生产控制单元，其设置于生产线上，其包括控制器和与控制器连接的输送控制模块、输送入口控制模块、生产线进料口控制模块、红外检测模块，输送控制模块用于控制输送设备的运行或停止，生产线进料口控制模块用于控制匹配于各个堆料区的进料口的开启或关闭，红外检测模块分别设置于各个进料口处用于检测物料。
监控中心单元，其设置于管理中心室内，其包括计算机及配置连接互联网的路由器，计算机与生产控制单元的控制器通信连接，且车载单元通过无线传输模块连接互联网以与计算机通信连接。其中，该系统配置有供电电源，供电电源分别为标签单元、车载单元、生产控制单元和监控中心单元供电。
控制器为计算机或PLC。生产线需要长时间高负荷作业，因此选用计算机或工控机作业控制中心。
2系统运行过程
如图1为例以一个输送设备为例进行说明，且其设置1个入口及4个进料口。堆料场设置有4个并排的料堆区，料堆定位标签1均匀布置于料堆区内，可预埋于地下或者悬挂在空中。皮带输送机将物料输送至生产线，并且设置输送入口及进料口，铲车搬运物料至输送入口处投放，输送机运行将物料输送至对应的进料口，物料从进料口由输送机进入生产线。在布置标签时，需要根据读卡器读取距离，结合铲车车身宽度，设置两个相邻料堆区的标签，防止相互覆盖增加处理难度；设铲车长宽的至小值为a，标签置于中心a/2处，读卡器读取距离为R，标签距离分割中线位置的距离为d＞R-a/2，且d＜R+a/2，如R为8m，a为2.2m，则6.9m＜d＜9.1m；当料堆区需要从特定入口出入时，可在出入口设置即可确认铲车进入该料堆区，如只在靠近料堆区出入口211处设置而不用覆盖该料堆区全部区域。
生产线进料系统中，监控中心单元根据生产线状况，向车载单元和生产监控单元发出投放物料x的指令；车载单元接收投放物料x指令，通过显示屏及扬声器等提示往入口i投放物料x及投放量为y车等，操作员运行铲车开始一次搬运投放作业；铲车驶入物料x料堆区，读卡器读取料堆定位标签得出料堆区标号并将料堆区标号传输至MCU，MCU根据预置信息判断该料堆区是否为物料x的料堆区，如果不是物料x料堆区则触发报警信息通过显示屏及扬声器提示操作员，同时MCU将料堆区标号等铲车定位信息传输至监控中心单元；生产监控单元接收投放物料x指令，延迟向输送控制模块、输送入口控制模块、生产线进料口控制模块及红外检测模块发出启动信号，开启输送入口i（若有多个入口，则此时其它入口关闭），启动输送机，开启物料x进料口（其它进料口关闭），启动红外检测模块；铲车将物料x投放至输送机输送带后，输送机将物料x输送至其进料口投放至生产线；各处红外检测模块检测物料x，PLC接收各个检测信息，判断物料在进料口投放，辅助验证物料投放位置，完成一次投放，PLC将进料口信息及辅助验证信息等反馈至监控中心单元；最后，重复前述投放过程，直至完成y车投放量。
对于需要几种同时搭配上料的情况，车载单元从中央控制室接收原料搭配上料比例，也可以从车载单元上输入原料搭配上料比例，车内语音及显示屏自动提示司机正确的铲料位置及数量。如果司机没有按要求的铲料位置作业，车载终端根据严重程度向铲车司机和其上级发出语音、文字及颜色报警。
为了应对各个进料口故障导致没有进料口打开的情况，可在输送机末端预留一公共室，当没有进料口打开时，物料将输送至公共室。
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图1生产线布局示意图
3结束语
本设计水泥生产线物料进料控制系统，通过车载单元的读卡器读取料堆定位标签数据并判断当前所处在的料堆区，对当前所投放物料进行监控，利于及时发现并制止投放错误的物料；同时设置输送入口控制模块、生产线进料口控制模块对输送设备输送环节再匹配及核对；并且，在进料口处设置红外检测模块再次核对；多重核对，避免原料投放环节出错，保证生产过程正确有序可核查。
【参考文献】
[1]孙莉. 基于MES水泥物料管理系统的设计[J]. 山东师范大学学报:自然科学版, 2014, 29(2):35-40.
[2]董亮军. 水泥企业ERP物料管理系统的研究与实现[D]. 中南大学, 2013.