煤炭洗選系統智能化自動控制優化設計

孟祥聘

摘要：煤炭是我國的重要能源，為提高煤炭利用率，洗選系統應該不斷進行升級改造。由于洗選系統機電設備較多，最開始使用繼電器控制系統，隨著PLC控制技術的發展，洗選系統逐漸由手動控制實現自動化操作。基于此，本文展開了相關的分析，對原煤炭洗選系統智能化自動控制進行優化設計，以降低工人勞動強度，改善勞動環境。以PLC控制技術為基礎，實現對煤炭洗選系統的自動控制，同時提高控制精度，期望能夠帶來一定的借鑒作用。

關鍵詞：洗選系統;智能化;自動控制

1煤炭洗選系統存在的主要問題

1.1集成化程度低且成本較高

洗選流程各部分間的供電線路、控制開關獨立設計，導致煤炭洗選協同工作能力差，排查故障費時費力，集中管理困難[1]。

由于各洗選設備型號、廠家、參數不統一，設備升級復雜，成本居高不下，同時每一次升級后，洗選設備更加龐雜，運營成本增加。

1.2 PLC系統軟件與設備兼容性差

由于選用不同廠家的PLC，設備間的軟件不能重復使用，增加了設計及維護的開發成本。為解決上述問題，國內外研究人員展開了一系列的研究，例如利用PLC+IFIX組態軟件，進行模塊化、功能化設計，實現洗選系統的可視化和自動化，并在官地礦完成工業試驗;又例如以S7-300西門子PLC和WinCC組態軟件為基礎，以ZigBee和Profibus總線通信為手段，對洗煤車間的控制系統進行優化設計，進一步提高洗選系統的穩定性。上述研究主要集中于洗選系統PLC控制系統方面，對洗選系統的控制模式、控制精度的研究較少。針對煤炭洗選系統設計基于PLC控制技術、TCP/IP通信技術以及CAN通信技術相結合的智能化自動控制系統，使得對煤炭洗選系統的控制模式多樣化，并提高設備的控制精度。

2關于洗選工藝的分析

煤炭洗選工藝流程為，洗選包括破碎、分級、洗煤、選煤等步驟。粒徑小于750mm的原煤經1#帶式輸送機輸送至一次篩分設備進行破碎，條型篩上的煤炭經對輥式破碎機破碎、圓筒洗礦機洗煤、重型振動篩篩分，位于振動篩上部的煤炭進入大料原料倉并裝運至火車車皮;位于振動篩下部的煤炭經圓錐破碎機破碎后進入小料堆場。位于一次篩分條型篩下部的煤炭經螺旋洗礦機洗煤后，3#帶式輸送機將位于篩上的煤炭置于細碎處理流程;位于一次篩分條型篩下部的煤炭由5#，8#帶式輸送機直接運入小料堆場。破碎、輸送、篩分、洗煤4個步驟構成完整的煤炭洗選工藝流程。

3系統設計分析

煤炭洗選智能化自動控制系統設計為：設計為管理層、控制層和設備操作層3個層次。層1為設備操作層，包括檢測儀表、測量元件、電氣設備、現場操作箱以及配電系統。檢測儀表、測量元件將洗選系統傳感器數據采集后上傳至層2控制層。現場操作箱發送操作洗選設備的控制命令至層2。配電系統用于為層1、層2及層3的電氣設備、電氣元件供電。層2為控制層，包括PLC智能控制系統和顯示操作終端兩部分，其中，PLC智能控制系統為核心部分，不僅接收顯示操作終端的控制指令，還采集層1傳感器數據信息、現場操作箱控制指令，直接控制洗選機電設備。層3為管理層，包括操作站和UPS（不間斷電源），操作站與PLC智能控制系統以TCP/IP通信模式傳輸數據，向其發送控制指令。由該系統設計可知，可通過操作站、顯示操作終端和現場操作箱3種方式對煤炭洗選設備進行控制[2]。

4軟硬件分析硬件設計

4.1軟件分析

由系統設計可知，煤炭洗選智能化自動控制系統的主要硬件有PLC、雷達料位計、速度傳感器等開關電器元件，經電氣連接后，構成煤炭洗選智能化自動控制系統的硬件設計部分。

4.2軟件分析

4.2.1 PLC程序設計

基于ABSLC500-05PLC，在CoDeSys軟件平臺中采用ST語言進行洗選系統軟件功能的程序編寫。根據洗選控制系統完成的功能，統計并采集開關量輸入點、模擬量輸入點，完成指定邏輯控制功能，并控制對應功能的開關量輸出點。運用PLC對模擬量進行處理時，要區分電壓輸入信號（0～10V）和電流輸出信號（4～20mA）。PLC需要與顯示操作終端建立CAN通信連接，采用CAN2.0B29位擴展幀，波特率為250kb/s，PLC為CAN通信主站，顯示操作終端為CAN通信分站，設置分站號地址為0X99，并建立TxPDO/RxPDO通訊，每一條CAN通信連接傳輸8字節數據。PLC與顯示操作終端的CAN通信協議為自定義協議。PLC與洗選系統人機界面以CAN總線進行數據交互，設置人機界面平臺分站號地址為0X89。PLC還與層3管理層的操作站建立TCP/IP通信連接，獲取操作站的IP地址以及端口號即可。基于PLC，設計并實現洗選系統的故障報警，當系統出現故障時，PLC驅動聲光報警裝置動作，同時在人機界面顯示故障內容，并提示解決該故障的常用方法，以縮短故障停機時間。

4.2.2人機界面設計

煤炭洗選系統智能化自動控制系統的人機界面是基于King SCADA軟件編寫的，分為主畫面、運行參數顯示畫面、儀表/測量元件參數畫面、顯示操作終端畫面、操作站畫面、歷史數據曲線畫面、數據趨勢曲線畫面以及故障報警畫面。PLC以CAN總線方式將洗選系統運行數據傳送給人機界面。利用King SCADA可以設計動畫，動態顯示洗選過程，同時人機界面可發送對洗選系統設備的啟停、急停閉鎖等控制指令。

5結束語

完善并改進選煤廠洗選工藝，可極大地提升 原煤的利用率，提高選煤廠的生產效率。將其運行中的全部數據、參數傳送至人機界面，實現對洗選系統的動態監視和遠程控制，極大地改善了煤炭洗選工人的勞動環境，降低了勞動強度，有較好的經濟價值和社會價值，實現了優化設計的目標。

參考文獻：

[1]王玉.洗選系統智能化自動控制優化[J].能源與節能，2019（11）：89-90.

[2]楊新明.煤炭洗選系統智能化自動控制優化設計[J].煤礦現代化，2019（2）：131-135.

（作者單位：臨礦集團菏澤煤電公司郭屯煤礦）