煤炭洗選設備中PLC控制系統(tǒng)的運用分析

王慶飛

[中圖分類號] TD928.9;TD94

[文獻標志碼]A

[文章編號]2095-6487 （2021） 02-0020-02

Application Analysis of PLC Control System in Coal Washing Equipment

Wang Qing-fei

[ Abstract] At present， many coal washing units mainly adopt steam coal blending teclnology for washing work， and this technology is relativelyxvidely used. In the past， the focus of coal xvashing production equipment was to operate througha relay control system， which has many shortcomings. Asa new type of control system， PLC programmable controller uses automatic control to update the traditional electronic operarion mode，Which effectivelyimproves work efficiency. Therefore， the article will focus on analyzing the application of PLC comrol system in coal xvashing equipment

[ Keywords] coal;Washing equipment; PLC control system

PLC控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對煤炭洗選設備啟?？刂婆c生產(chǎn)過程的實時監(jiān)測和記錄，可以準確完成對生產(chǎn)過程的控制操作，同時對煤炭洗選過程當中的各種突發(fā)事件進行預警與響應，從而讓煤炭洗選與運輸?shù)拳h(huán)節(jié)實現(xiàn)全自動監(jiān)控與自動調(diào)節(jié)生產(chǎn)工藝參數(shù)，增強煤炭洗選的精度與生產(chǎn)效率，提高經(jīng)濟效益和社會效益。

1 PLC控制系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

PLC控制系統(tǒng)通過分布式集中控制方式來設計，PLC控制系統(tǒng)分為三層分布式架構(gòu)，第一層是現(xiàn)場設備層，笫二層是信號與邏輯層，第三層是管理與監(jiān)控層。現(xiàn)場設備層重點是通過電機與氣動閥這類電氣執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)成;信號與邏輯層是PLC控制系統(tǒng)的重點，要由一臺CPU主站與九臺遠程I/O分站構(gòu)成，系統(tǒng)采用控制以太網(wǎng)、Controlnet網(wǎng)，采用主站、分站組態(tài)形式。在現(xiàn)有煤倉配電室、分級車間配電室、主廠房配電室、濃縮車間配電室、壓濾車間土機柜、裝車系統(tǒng)配電室、筒倉配電室設分站，各站之間通過控制以太網(wǎng)、Controlnet網(wǎng)通信連接，并實時進行數(shù)據(jù)交換。信息管理與監(jiān)控層是通過三臺互相單獨運轉(zhuǎn)的工作站機構(gòu)成，從而令高壓后臺、調(diào)度電話、視頻監(jiān)控及瓦斯監(jiān)控這幾個系統(tǒng)實現(xiàn)整合。

1.2 工作原理

現(xiàn)場設備層重點在于把硬件安裝到媒體洗選設備的監(jiān)控處，實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場設備信號的采集與執(zhí)行中心下達各種指示。現(xiàn)場各類信號是經(jīng)由硬接線方式經(jīng)過遠程分站傳輸至信號與邏輯層PLC控制系統(tǒng)主站當中的中央處理器，中央處理器主站根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)和信號對邏輯進行分析與計算，并把分析計算結(jié)果傳送至現(xiàn)場設備并切實落實。在落實當中，控制中心主站的中央處理器把信息監(jiān)控層上位機展現(xiàn)出來的設備運轉(zhuǎn)現(xiàn)狀經(jīng)過太網(wǎng)傳送至上位機。并且，上位機把各類指示經(jīng)過太網(wǎng)傳送到主站中央處理器，主站中央處理器再根據(jù)用戶程序?qū)壿嬤M行分析和計算，并把計算結(jié)果上傳至現(xiàn)場設備層切實實行，從而令生產(chǎn)指揮中心可以做到遠程集中控制生產(chǎn)設備。

2 系統(tǒng)控制要求

2.1 原煤系統(tǒng)

原煤系統(tǒng)重點是通過對啟?？刂葡到y(tǒng)和原煤運輸系統(tǒng)這兩方而展開研究。首先是啟?？刂葡到y(tǒng)。啟?？刂茀^(qū)分為兩部分：啟動與停車。在煤炭洗選當中，通常把啟動延遲時間設置在2～5s間（根據(jù)工藝可調(diào)整設置），主要是為了避免在洗選當中或者傳送環(huán)節(jié)中，因為設備帶負荷而使得電機無法啟動或者超負荷啟動，防止設施之間的煤流逆運行從而對設備各電機施加連鎖控制方式。另外，在煤體運輸設備運行當中，啟停控制電可以通過設備上的跑偏檢測設備來監(jiān)管皮帶跑偏程度。如果啟停設備出現(xiàn)跑偏20。，啟停控制將會令設備停車，并發(fā)出聲光警報。安裝設置在啟停系統(tǒng)當中的聲光報警設備會實時顯示設備運行情況.同時記錄媒體傳輸整個過程，一般情況下，停車控制通常要設置間接停車時間，主要是為了把順煤流方向上的皮帶或者其他傳送設備上殘留的煤渣，也就是確保輸送設備上不會殘余煤炭，需要根據(jù)工藝調(diào)整設置，通常把時間設定在5～10s停車。

2.2 原煤輸送控制

原煤輸送系統(tǒng)就是利用帶式輸送機控制兩個目標煤倉的給煤機，同時發(fā)出有關指令同時控制設備運行。工作人員需要依照現(xiàn)場實際情況來設定變頻給煤機頻率，同時傳輸信號啟動帶式輸送機。皮帶輸送機常規(guī)運行之后，調(diào)度系統(tǒng)通過有關的給煤機擋板，使煤坑中的煤下流。

2.3 煤倉高低位控制

高低位控制主要目的在于當煤倉儲量受限時，轉(zhuǎn)換煤倉同時執(zhí)行下一煤倉出煤的控制單元。一旦高低位檢測系統(tǒng)檢測到了高位置煤量后，就向煤倉上部受煤機發(fā)出信號來進行翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)關閉煤倉的目的，并向該煤倉發(fā)出指令讓土輸送機停止送煤。高位置信號會顯示接通的回路，通知調(diào)度下一個煤倉啟用，以此實現(xiàn)煤倉間的轉(zhuǎn)換操作。如果高低位控制檢測單元在接受到低位置信號之后，就對PLC控制系統(tǒng)發(fā)出信號，實現(xiàn)關閉電振閥的操作，而讓煤倉停止向其他輸送系統(tǒng)傳送煤炭。另外，PLC系統(tǒng)還會把反饋信號傳送到調(diào)度，調(diào)換選擇向其他煤倉供煤。

3 PLC系統(tǒng)硬件設計

3.1 PLC系統(tǒng)設計

在整個PLC系統(tǒng)當中采用集中控制系統(tǒng)，可以有助于管理。在選擇控制主機時，選擇使用具備遠程拓展能力的控制器。控制網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)則是采用主站結(jié)合分站的方式，對此，為了確保遠程掃描控制器更好運行，而設置了多個遠程分站。之后在每個分站和主站間都采用主線加以連接，同時使用冗余能力強的總線。并在每個分站中，以各分站作為中心向外拓展，以此對整個過程進行控制。為確保全過程中不出現(xiàn)意外，控制、預警及報警工作更加完善，把控制系統(tǒng)整體區(qū)分為主系統(tǒng)和擴展系統(tǒng)，分開進行現(xiàn)場檢測工作和操控主機來展開數(shù)據(jù)通信工作，從而讓整個控制系統(tǒng)取向完整與縝密。整個控制系統(tǒng)的重點并不是通過一臺機器負責實現(xiàn)的，而是通過多臺工控機聯(lián)合操作進行的。同時將當中一臺當做工程師站，主要是全局控制，對數(shù)據(jù)進行邏輯編輯、調(diào)整及實時在線控制等，其他的操作站分別負責監(jiān)控、操作、故障診斷以及輸出報表這些功能。此外，在當中選出一臺當做通信站，負責數(shù)據(jù)交換工作，這項功能是通過電纜和高壓綜合保護系統(tǒng)實現(xiàn)的。如此一來，就能夠確保整個控制系統(tǒng)更加高效、安全。

3.2 檢測裝置

文章中提到的檢測設備是一體化超聲波位置傳感器，此裝置重點安裝于儲煤倉中，具有檢測與報警煤倉中煤高低位的作用，同時利用2個繼電器實現(xiàn)啟停預警。另外，此傳感器可以探測到約55m的位置，輸出4～20 mA標準模擬信號，有著極強的實效性。本文采用的檢測系統(tǒng)是YR系列煤礦專屬皮帶運輸機跑偏檢測裝置，此跑偏檢測裝置作用不僅可以精準檢測跑偏度，還可以在第一時間自動調(diào)整皮帶。此裝置的構(gòu)成部分中，傳感滾筒有著防水、耐磨損、較強實用性及不易污染的優(yōu)勢，可以很好的適應煤礦的工作場所。

4 PLC控制系統(tǒng)的軟件設計

4.1PLC控制系統(tǒng)的組成部分

PLC控制系統(tǒng)是由基本組件、拓展組件及特殊組件構(gòu)成的?；緲?gòu)件中，可編程控制器類型與其PLC系統(tǒng)構(gòu)成有所區(qū)別，其重點包括了主流配置與箱體配置。前者由電源、機架、中央處理器、存儲器、I/O模板以及編輯器等構(gòu)成;拓展組件則是基于基本組件做深入加工制造從而達到實際生產(chǎn)當中的部分要求，比如擴展機架與機箱等，使系統(tǒng)I/O模板的點數(shù)增加;特殊組件也就是在控制當中，需要達到某些特殊的要求。依照不同的功能，特殊組件也區(qū)分為高速計數(shù)器單元、模擬輸入和輸出單元、位置控制單元以及溫度檢測單元等。設備運行當中，應依照工序要求合理選配，從而有效強化自動化程度。

4.2 具體設計方案

在對媒體洗選具體流程展開分析后，在設計編程方案過程中，需要深入研究所有控制對象，按照控制系統(tǒng)流程與各項操作內(nèi)容，針對性地進行方案設計，同時明確有效的控制方式與檢測量方式。因為煤炭洗選工藝程序相對復雜，所以，依照控制功能與物理位置來對設備實現(xiàn)區(qū)分處理，同時配置PLC控制系統(tǒng)流程圖，讓煤倉、運輸、洗選、裝車過程更為明確簡便。

4.3 編程

依照煤炭洗選設施工藝流程的具體要求，在編程當中，需要對存儲單元與中間標志信號做出區(qū)分定義，并通過區(qū)分32M公共暫存區(qū)來節(jié)約更多的系統(tǒng)內(nèi)存。因為使用的控制系統(tǒng)是中型PLC控制系統(tǒng)，所以在編譯時為方便輸入并分析代碼，就應通過高級編程器來進行操控。PLC控制系統(tǒng)所使用的是梯形圖語言，在程序梯形圖設計完工后，先對所有梯形圖設計指令代碼，而后合理安排程序清單功能模塊，之后在編程當中，注釋所有重要程序，從而使后期的控制系統(tǒng)升級與維護工作將更為便利。

4.4 PLC控制系統(tǒng)測試

在程序設計整個工作過程中，PLC控制系統(tǒng)檢測是至關重要的一部分，測試當中需要依照固定的順序展開測試，并且為了確保程序運行的準確性，在程序開發(fā)完成之后，還需要設計相對的儀器表來對PLC控制系統(tǒng)運行情況進行實時檢測。在對PLC控制系統(tǒng)進行現(xiàn)場測試當中，值得注意的是，必須要將隔離現(xiàn)場信號作為首要條件，避免使設備的正常運行受影響。

5 結(jié)束語

綜上所述，PLC控制系統(tǒng)利用一體化超聲波位置傳感器能夠準確檢測到煤倉中的料位;通過輸送帶防跑偏裝置能夠有效增強系統(tǒng)整體的安全性，以此使工作效率提高;將PLC和接觸器結(jié)合的電氣控制系統(tǒng)，讓傳統(tǒng)繼電器接觸器中存在的一些不足和問題獲得化解，全方位提高了PLC系統(tǒng)整體的抗干擾能力，并降低了故障出現(xiàn)概率，較好的確保工作整個過程?？偟膩碚f，更具安全性與可靠性，同時可以獲得更好的經(jīng)濟效益和社會效益。

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