在当地系统集成商的帮助下升级到现代控制系统平台,将岩石破碎厂从手动操作转变为全自动操作。

托普德蒂姆省CTC Crushing的助理总经理

Impact Sand and Gravel是拉斯维加斯地区集料和砂石的主要供应商,每年生产和分发数百万吨材料给建筑行业。该公司从20世纪90年代开始经营砂石,最终进入该行业的生产领域。

生产开始于一个小型破碎机和一个砾石坑露天矿山,这已经发展到四个砾石坑和破碎厂(图1).CTC破碎配备了训练有素的技术人员,重型机械设备运营商,焊工,电工和力学。

最近,CTC认识到需要将其粉碎设备升级以更好地支持定制产品,因为重新配置以运行不同的产品通常需要对控制系统和广泛的重新加热进行耗时的变化。为了现代化和简化其干湿植物的控制,CTC压碎与互连自动化,自动化线路系统集成商合作,将老化,不灵活和高度手动控制系统升级为现代且易于配置的设计。

把岩石变成砾石和沙子

简单地说,CTC把大石头变成了小石头。在砾石坑,天然材料在地面开采到地下50到100英尺。当采矿工作完成后,该地区通常会被改造成蓄积雨水的盆地或体育设施。

最初,整个行业的源材料是本地人的源头和处女,公司挖掘了他们压碎的材料。近年来,通过获得混凝土和过量的材料然后再处理它,该行业的大部分行业已经过渡到回收。CTC运营回收和处女厂,生产道路底座和干燥沙子的综合植物。洗涤的天然材料,混凝土砂,洗涤的岩石产品和高尔夫球场材料是操作的一部分,以及混凝土回收。

材料在现场加工。设备将岩石压碎到特定尺寸并洗涤沙子,然后由此产生的材料储存,最终卡车将产品交付给最终用户或经纪人。作为拉斯维加斯最大的岩石供应商,许多最终用户直接从CTC购买材料。

在博尔德市附近的设施,新的控制系统最近安装在破碎和洗涤过程中,而澄清器(水填充)控制系统升级正在进行中。

干燥工艺具有植物进入植物的主破碎机处理材料。该材料进入尺寸为24英寸减去尺寸(所有材料的直径为24英寸),其输出为六英寸减去,这反过来又馈送了二次锥形破碎机,以将该材料降至三个 -quarter inch, one-half inch or less depending on the crusher’s configuration. Two additional vertical shaft impact crushers are used to make sand down to 1/8-inch minus (图2).

从干式破碎应用中,材料被输送到湿法过程,其中万博官网手机登陆通过螺旋螺钉洗涤材料(图3).通过加水的旋转螺杆将泥浆输送出去。然后,浑水被转移到澄清过程中去除泥浆,这样水就可以回收和再利用。

成品在它的湿状态下由输送机移动和储存,准备交付给客户。

A破碎自动化历史

大约20年前,CTC实现了一个由可编程逻辑控制器(PLC)使用DeviceNet工业通信协议操作的电机控制中心(MCC)。这在当时是一种相对较新的方法,安装很少。该系统运行良好,运行了整个工厂,但难以操作、维护和支持。如果出现紧急停车或电气故障,可能需要一名技术人员从东海岸飞过来纠正问题。

原始控制系统很难排除故障,但已使用多年。最终,大约八年前,该工厂远离自动化并回到了更多手动系统。手动系统由大型开始停止按钮站组成,50个电机中的每一个都有自己的硬连线开关。

控制仍然是手动大约七年,直到讨论开始现代化进程。这包括处理过程中的干燥和湿侧的设备,后来澄清器。那时,手动系统易于排除并操作,但管理层希望调查与当代PLC自动化的好处。

工厂操作人员最初反对再次使用PLC控制使系统更加复杂的想法,但当他们意识到需要改变时,他们开始在线寻找不同的选择。CTC多年来一直作为工业部件供应商与AutomationDirect打交道,但不是PLC供应商。额外的研究表明,他们的新生产力2000系列控制器非常能够控制的过程,如那些在CTC。

CTC人员已经装备安装了新的自动化设备,但需要支持的支持,以便在外部组织进行规范和编程。进一步调查AutomationDirect的网站,特别是PLC培训和集成的部分,以互连自动化确定Doug Bell作为合适账单的集成商。

处理细节

在系统1项目的第一阶段,InterConnecting Automation推荐、设计并提供了一个仅用于湿法过程的producity2000 PLC系统,控制大约20台电机。这是一个测试案例,以证明系统的可靠性,探索它的用户友好性,并确认CTC电工可以成功安装它无需外部资源。系统1 PLC有51个离散输入,55个离散输出,4个模拟输入和4个模拟输出。有一个以太网/IP数字通信链路到一个VFD,和Modbus TCP/IP通信链路到10个尺度。

工厂电工Brandon Sembrick安装并连接了producity2000系统,并将其编程并启动(图4).然后在没有故障或设备停机的情况下测试湿过程控制系统4个月。

在湿装置试验之后,开始重新配置干侧工艺。系统2的第二个生产力2000已指定、安装、有线和编程。这个干侧过程包括将近70个电机的控制,从400马力的破碎机到5马力的一些泵和输送机。这次控制系统升级也进行得很顺利。系统2 PLC有51个离散输入,55个离散输出,4个模拟输入和4个模拟输出。

通过两个PLC控制近100个电机在工厂中没有任何问题,CTC现在正在前进以添加第三个PLC来自动化系统3,植物的澄清器部分。系统3 PLC具有9个离散输入,17个离散输出,24个模拟输入和1个模拟输出。

当最终阶段完成时,整个工厂将由从自动化编程的三个生产率20000 PLC系统控制,通过互连自动化并通过CTC破碎安装和连接并连接。

现在有两个AutomationDirect -更多的人机界面,取代了使用约100个启动-停止按钮和灯的操作员控制面板,每个都有屏幕上的虚拟按钮来启动-停止所有设备。此外,所有的控制器和人机界面之间通信使用一个全厂以太网网络。

plc、人机界面和vfd都具有web服务器功能,允许工厂人员通过任何浏览器访问这些组件来查看数据、进行更改和执行其他任务。对于需要更高级别访问的任务,可以通过AutomationDirect的StrideLinx安全托管VPN解决方案(侧栏)远程安全地访问自动化系统。

坚如磐石的控制

PLC从头到尾控制系统将材料带入工厂,控制破碎机功能和速度,操作材料进料输送机,并在各个位置监控电机放大器和输送机重量。

“ProductIpy2000适合这个应用程序,”尼克贝尔说,一个来自互连自动化的程序员,他们万博官网手机登陆为湿法和干燥工艺PLC写了代码。“这是I / O功能和网络超过足够,并且需要考虑每个系统上的所有I / O的15个插槽基地。另一个重要特征是新的生产力网络(Prontet),它增加了在生产力系列CPU之间共享数据的能力。该功能在硬件配置窗口中设置。数据更新了大约10次的秒,允许以可接受的速率为这些过程共享PLC之间的数据。“

每个程序由50个闭锁电路组成,其功能相当于联锁。使用阵列、间接寻址和中继逻辑允许通过C-more HMI配置联锁,这使得CTC可以通过填写图表(图5).

控制系统详细信息

HMIS每个都有五到六个屏幕页面。两个屏幕用于控制和监测干湿植物。配置屏幕用于配置赫兹的VFD速度,另一个用于监控破碎机中的电机放大器,通过每小时显示吨,腰带重量秤。

来自Productivity2000 PLC的离散信号控制VFDS的启动和停止,而来自PLC的4-20 mA模拟输出信号为驱动器提供速度。PLC上连接到4 - 20 MA模拟输入的电流互感器监控大型破碎机电动机使用的电流。该电动机AMPerage数据用于确定更多产品是否可以送到破碎机。如果400 HP电机仅绘制200放大器,它可以处理更多的工作 - 更多的岩石 - 并制作更多产品,最大限度地提高生产。ProductIpy2000 PLC使用以太网通信来监控体重秤。

CTC的一个大问题是消除停机时间。考虑到这一点,电工为每个电机安装了手动或自动配置。在不太可能发生的PLC故障中,一个继电器面板可以将所有电机从PLC控制(自动)切换到手动启停控制,每个PLC输出使用一个闭锁继电器。因此,仍有可能使用手动电机控制功能作为备份,但该功能只在启动新的控制系统时使用,此后就不再需要。

CTC关注的另一个问题是在砾石坑环境中作业的plc和hmi的耐久性和寿命。plc安装在40英尺拖车的控制面板上,hmi安装在控制塔上。在内华达州夏天的高温和灰尘中生存下来是一个问题,但没有任何问题。进出的车辆很多,但他们在这种恶劣的环境中工作得很好。

底线

成本节约,灵活性和简单性是CTC选择AutomationDirect控制器和互连自动化的关键原因。该系统的成本远远低于其他硬件和安装选项,同时提供高质量的结果。

他们的合作伙伴的灵活性使CTC使用内部电工来自动安装。经验表明它将雇用外部工作人员来安装超过10万美元以安装系统。自我表演这项工作成本约为30,000美元,并在硬件上额外支付了15,000美元,而且工厂人员现在更熟悉整个系统,因为它们本身安装了。

Production2000 PLC使工厂运行非常简单。积分器采用复杂的进程,为其创建了一个控制和HMI方案,其中可以通过HMI命名所有电机,其中互锁以任何所需的顺序分配。在过去,CTC必须在输送机之间进行硬度互锁,如果下游输送机停止,则上游输送机将停止。这条布线是耗时的,难以改变。如果CTC通过移动输送机物理地改变工厂并调整处理步骤,则需要大量的控制变化。

通过此升级,CTC现在可以命名每个电机并配置与上游和下游互锁的内容。更改HMI上传送带的位置更改了互锁的顺序。此活动现在只需几分钟,没有需要重新布线或重新编程。

作者简介

Todd Timpa是CTC破碎公司的副总经理。他是纽约人,从亚利桑那大学获得本科学位后一直留在美国西部。自CTC破碎公司成立以来,他在该公司工作了20年。他目前管理着四个综合采石场的特殊项目。他还是维加斯金骑士队的铁杆粉丝,这是当地的NHL曲棍球队,该球队在成立的第一年就神奇地进入了斯坦利杯决赛。

栏:主持VPN

CTC使用的托管VPN解决方案通过简单的设置和网络配置提供安全的IIT连接。它包括本地VPN路由器,托管云托管的VPN服务器和远程VPN客户端。自动化系统组件本地连接到VPN路由器,该路由器连接到云服务器。VPN客户端通过笔记本电脑或PC连接到云,最终连接到本地自动化系统组件(侧栏图)。

为此,本地VPN路由器在启动时立即与云服务器进行VPN连接,但VPN客户端仅在远程用户的验证请求时连接。一旦进行了两个连接,通过该VPN隧道的所有数据都是安全的。

此托管的VPN解决方案仅需要简单的路由器配置,因为路由器已连接到预定义的云服务器。这使得自动化Direct将路由器传递预配置,因此CTC仅需要添加基本网络信息。路由器的默认防火墙设置将植物地板网络与公司网络分开。

VPN路由器除了有线局域网选项外,还包括Wi-Fi和4G LTE连接选项。Wi-Fi选项允许路由器以接入点或客户端模式运行。在接入点模式下,连接到路由器的无线设备在LAN网络上,允许工厂人员无线访问控制系统局域网(LAN),而不是打开面板访问物理LAN连接端口。有了4G LTE选项,用户可以在没有互联网接入的远程地点,或者在不提供企业网络接入的地点进行接入。

此解决方案的安全风险最小,因为到云服务器的远程客户端连接使用健壮的加密标准SSL/TLS。所需的TLS密钥交换对安全性至关重要,它是按照工业标准2048位RSA和SHA-256进行的。

为了进一步增强安全性,AutomationDirect提供了高级用户管理、事件日志记录和双因素身份验证。这种身份验证方法需要在登录时生成第二个基于时间的密码,从而提供额外的安全级别。

AutomationDirect托管的VPN解决方案具有免费的基本操作的每月带宽分配,提供了额外带宽的高级计划。自由计划已证明足以处理CTC的故障排除和编程需求。

最初出版:2019年4月