煤炭洗選設(shè)備中PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用

董海宇　張玉

摘要：煤礦產(chǎn)煤質(zhì)量的優(yōu)劣與煤炭洗選設(shè)備有很大關(guān)系。基于傳統(tǒng)洗選設(shè)備繼電器控制系統(tǒng)的缺陷和不足，文章通過對煤炭洗選設(shè)備的工藝流程進(jìn)行分析，提出了PLC控制系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)需求對PLC控制系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行開發(fā)設(shè)計，希望可以實現(xiàn)煤礦企業(yè)自動化，提高生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：煤炭；洗選設(shè)備；PLC控制系統(tǒng)；工藝流程；設(shè)計開發(fā) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TD928 文章編號：1009-2374（2016）20-0151-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.20.075

現(xiàn)在大多數(shù)煤礦單位在洗選煤過程中主要采用動力煤配煤技術(shù)，該技術(shù)較為普及。傳統(tǒng)的洗選煤生產(chǎn)工藝中主要是應(yīng)用繼電器控制系統(tǒng)來進(jìn)行的，該系統(tǒng)存在很多缺陷，本文主要是應(yīng)用了一種新型控制系統(tǒng)，該新型控制系統(tǒng)為PLC可編程控制器，PLC通過自動化控制方式更新落后的傳統(tǒng)電氣操作方式，大大提高了工作效率。

1 洗選煤生產(chǎn)系統(tǒng)組成及工藝流程

傳統(tǒng)洗選設(shè)備的組成主要有如下部分：翻車機(jī)、受煤坑、給煤機(jī)、轉(zhuǎn)運輸送機(jī)、儲煤倉、振動給煤機(jī)等。其工藝流程如圖1所示：待洗選的原煤首先通過給煤機(jī)輸送至主煤機(jī)，再經(jīng)過主煤機(jī)送入洗選設(shè)備進(jìn)行洗選。其中給煤機(jī)是系統(tǒng)的關(guān)鍵，主要由煤層擋板電機(jī)及雙系統(tǒng)翻車協(xié)同控制。從圖1中可以看出轉(zhuǎn)運輸送機(jī)與儲煤倉是一一對應(yīng)的，洗選好的煤炭將通過轉(zhuǎn)運輸送機(jī)進(jìn)一步輸送到相應(yīng)的儲煤倉內(nèi)，原倉內(nèi)的煤炭由洗煤廠調(diào)度通過配煤總輸送機(jī)和震動給煤機(jī)按照配煤的需求進(jìn)行

輸送。

2 系統(tǒng)控制要求

2.1 原煤系統(tǒng)

在原煤系統(tǒng)中主要是通過啟停系統(tǒng)以及原煤運輸系統(tǒng)這兩部分來研究的。

2.1.1 啟停控制。該控制系統(tǒng)分啟動和停止兩部分，在洗選原煤的時候為了避免設(shè)備帶負(fù)荷工作而導(dǎo)致電機(jī)不正常啟動現(xiàn)象，以及設(shè)備間的煤流逆運行給各電機(jī)的連鎖控制施加作用力，通常需要設(shè)定一個4～6秒的延遲時間。此外，運輸設(shè)備在工作過程中，通過在該設(shè)備上裝備跑偏監(jiān)測裝置后，當(dāng)皮帶跑偏時該監(jiān)測系統(tǒng)可以自動監(jiān)測跑偏度，當(dāng)跑偏度大于20°后，啟停系統(tǒng)將會控制設(shè)備停車，并發(fā)出聲光報警信號。

2.1.2 原煤運輸系統(tǒng)。原煤輸送系統(tǒng)主要是通過主帶式輸機(jī)送來控制煤倉的儲煤輸送機(jī)，煤倉與帶式輸送機(jī)都是一一對應(yīng)的，所以在輸送煤炭的過程中調(diào)度人員需要根據(jù)現(xiàn)場情況，發(fā)出指令啟動對應(yīng)的帶式輸送機(jī)，指定給幾號煤倉運煤，并以此來驅(qū)動主輸送機(jī)。隨著皮帶運輸機(jī)逐漸進(jìn)入正軌正常運轉(zhuǎn)后，調(diào)度系統(tǒng)再進(jìn)一步操作對應(yīng)的給煤機(jī)擋板，使煤倉的煤下流。

2.2 煤倉高低位控制系統(tǒng)

高低位控制系統(tǒng)的主要原理是：高低位檢測系統(tǒng)檢測到高位置煤量時，向受煤機(jī)發(fā)出信號使其翻轉(zhuǎn)，并關(guān)閉煤倉，同時再向主輸送機(jī)發(fā)出停止信號，停止向該煤倉運煤。當(dāng)高低位控制檢測系統(tǒng)檢測到低位置煤量時，對PLC控制系統(tǒng)發(fā)信號，關(guān)閉電振閥，使煤倉不再向其他輸送系統(tǒng)供煤。當(dāng)高低位控制系統(tǒng)完成對輸送機(jī)的操作后還將反饋信號傳輸給調(diào)度，并完成煤倉的轉(zhuǎn)換工作。

3 PLC系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1 PLC系統(tǒng)的設(shè)計

通過對洗選煤工藝流程進(jìn)行研究分析，我們有針對性地選擇了相應(yīng)的程序結(jié)構(gòu)及I/O參數(shù)，設(shè)計了相應(yīng)的定時器與計數(shù)器，定義了數(shù)據(jù)區(qū)參數(shù)，確立了中間標(biāo)注。當(dāng)完成以上這些工作后，接下來才能進(jìn)行程序的編譯，編程完成及測試后制定了相關(guān)的控制系統(tǒng)說明書。為了使得整個系統(tǒng)更加完善縝密，針對控制系統(tǒng)專門開發(fā)了人機(jī)交互界面接口，這樣管理人員及操作人員可以通過顯示器查看程序。

3.2 檢測裝置

3.2.1 本文所采用的檢測裝置為一體化超聲波位置傳感器，該裝置主要安裝在儲煤倉中其功能是檢測和報警煤倉中煤的高低位，并通過兩個繼電器完成啟停報警。此外，該傳感器最遠(yuǎn)可以探測90m左右，輸出5～15mA標(biāo)準(zhǔn)模擬信號，具有很高的實用性。

3.2.2 皮帶輸送機(jī)跑偏監(jiān)測系統(tǒng)。文中所選用檢測系統(tǒng)為YR系列煤礦專用皮帶運輸機(jī)跑偏檢測裝置，該跑偏檢測裝置的功能除了能夠準(zhǔn)確監(jiān)測跑偏度外，還能夠及時進(jìn)行自動調(diào)整皮帶。在該裝置的組成部分中傳感滾筒具有防水、不易污染、耐磨損、實用性強(qiáng)等優(yōu)點，能夠適應(yīng)煤礦惡劣的工作環(huán)境。

3.2.3 輸送帶防打滑裝置。該設(shè)計采用了型號為TUP-300的煤礦專業(yè)皮帶輸送機(jī)速度打滑檢測裝置，該裝置具有以下兩個功能：（1）可以在皮帶工作時提前預(yù)設(shè)皮帶傳送速度；（2）當(dāng)輸送皮帶跑偏后可以自動信號報警及煤倉煤料信號報警。

4 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

4.1 PLC組成部分

PLC控制系統(tǒng)主要由三部分組成，基本組件、擴(kuò)展組件及特殊組件。基本組件，可編程控制器類型不同其PLC系統(tǒng)組成也不一樣，其主要有主流配置和箱體配置兩種。主流配置主要構(gòu)成部分為CPU、內(nèi)存、I/O模板、編輯器、機(jī)架和電源等；拓展組件是在基本組件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加工制造以滿足生產(chǎn)過程的一些需求。如增加擴(kuò)展機(jī)箱機(jī)架等，增加系統(tǒng)I/O的點數(shù)；特殊組件，顧名思義特殊組件就是在控制過程中，滿足一些特殊的需要。根據(jù)功能的不同特殊組件可以分為：高速計數(shù)器單元、模擬輸入與輸出單元、位置控制單元、溫度檢測單元等等。在設(shè)備運行過程中可以根據(jù)工藝需求進(jìn)行選配，以進(jìn)一步提高自動化程度。

4.2 設(shè)計方案

通過對洗選煤工藝流程的分析，我們在設(shè)計編程方案時，通過對每個控制對象進(jìn)行研究，根據(jù)控制系統(tǒng)操作順序和操作內(nèi)容的不同，有針對性地定制了設(shè)計方案，并確定了有效控制方法和檢測量方式。由于洗選煤工藝流程比較復(fù)雜，因此，我們按照控制功能和物理位置將系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)處理，且配備PLC控制系統(tǒng)流程圖，使得煤倉→運輸→供煤→洗選這一過程變得更加簡單

明了。

4.3 編程

根據(jù)洗選設(shè)備工作流程的實際需求，因此在編程過程中，通過對存儲單元和中間標(biāo)志信號表分別進(jìn)行了定義，同時劃分了32M公共暫存區(qū)更加節(jié)省了系統(tǒng)內(nèi)存。由于選取的控制系統(tǒng)為中型PLC，故此在編譯時為了便于代碼輸入與分析，需要采用高級編程器進(jìn)行操作。PLC控制系統(tǒng)采用的是梯形圖語言開發(fā)，當(dāng)程序梯形圖設(shè)計完成以后，首先，需要對每個梯形圖進(jìn)行指令代碼設(shè)計；其次，針對程序清單合理安排功能模塊；最后，編程過程中對每個關(guān)鍵程序附注釋，這樣今后控制系統(tǒng)在升級和維護(hù)時候會更加便捷。

4.4 PLC控制系統(tǒng)測試

PLC控制系統(tǒng)的測試工作是整個程序設(shè)計過程中最為主要的部分，在測試過程中應(yīng)該按照一定的流程順序逐一測試，同時為了保證程序運行的精確性，在程序開發(fā)完后我們設(shè)計了專門的儀器儀表來實時監(jiān)測PLC控制系統(tǒng)運行狀況。在現(xiàn)場對PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行測試時，需要注意的前提條件是一定要隔離現(xiàn)場信號，防止影響設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。

5 結(jié)語

通過在PLC控制系統(tǒng)中采用超聲波位傳感器及輸送帶跑偏檢測裝置的有效應(yīng)用，極大地提高了整個運行系統(tǒng)的安全可靠性，PLC可編程控制器與電氣控制方式的結(jié)合，有效地解決了傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)的故障高、抗干擾能力差的缺陷，極大地提升了煤礦洗選設(shè)備自動化程度，增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益。

參考文獻(xiàn)

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