漳村礦選煤廠加壓過(guò)濾機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)

梁 婧，王志宇

(1.太原理工大學(xué) 學(xué)生處，山西 太原 030024； 2.太原理工大學(xué) 信息與計(jì)算機(jī)學(xué)院，山西 太原 030024)

0 引言

漳村礦選煤廠在選煤的加壓過(guò)濾階段配置了兩臺(tái)國(guó)產(chǎn)GPJ-120型加壓過(guò)濾機(jī)，可以基本滿足選煤廠的洗選要求，但是設(shè)備本身自動(dòng)化程度低，容錯(cuò)率低，穩(wěn)定性差，對(duì)水資源的污染和浪費(fèi)嚴(yán)重。本文通過(guò)對(duì)漳村煤礦選煤廠加壓過(guò)濾機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究，設(shè)計(jì)了一套基于PLC的加壓過(guò)濾機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。

1 加壓過(guò)濾機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

加壓過(guò)濾機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)獲取(傳感器信息采集)、執(zhí)行裝置、數(shù)據(jù)庫(kù)(SQL)、控制單元(PLC)、人機(jī)組態(tài)界面(HMI)五個(gè)部分。五個(gè)部分相互配合完成浮選精煤的工藝過(guò)程。

(1) 數(shù)據(jù)獲取：現(xiàn)場(chǎng)安裝的傳感器通過(guò)自身的功能，采集工藝過(guò)程中所必需的數(shù)據(jù)參量，并把采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)一定的通訊協(xié)議反饋到控制單元中。

(2) 執(zhí)行裝置：是整個(gè)系統(tǒng)的行動(dòng)裝置?？刂茊卧ㄟ^(guò)讀取傳感器的數(shù)據(jù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行具體分析和判斷，然后做出合理的執(zhí)行方案，最后通過(guò)控制單元發(fā)布的命令，使執(zhí)行裝置按照預(yù)定的執(zhí)行方式進(jìn)行動(dòng)作，從而完成加壓過(guò)濾機(jī)的工作過(guò)程。

(3) 數(shù)據(jù)庫(kù)：是一種存儲(chǔ)機(jī)制，用來(lái)存放加壓過(guò)濾機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)在工作過(guò)程中所需的監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息。

(4) 控制單元：是整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的大腦，控制單元通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)傳感器收集回來(lái)的工況信息進(jìn)行分析，得出下一步的執(zhí)行動(dòng)作，并發(fā)出動(dòng)作指令使得執(zhí)行裝置完成預(yù)定動(dòng)作。

(5) 人機(jī)組態(tài)界面：是用戶與控制系統(tǒng)的交流窗口，其作用就是進(jìn)行任務(wù)的派送、信息的監(jiān)控、工況的顯示等，從而實(shí)現(xiàn)用戶與現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程互動(dòng)。

2 加壓過(guò)濾機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件包括PLC控制器(AB-SLC5/04)、RSView32組態(tài)軟件(HMI)、 Rslinx lite通訊軟件、臺(tái)灣研華公司的IPC-610(IPC)工控機(jī)及配套顯示器?？刂葡到y(tǒng)控制硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)傳感器和執(zhí)行裝置選型

(1) 壓力變送器：根據(jù)漳村洗煤廠的壓力控制范圍，選擇天津凱士達(dá)儀器儀表有限公司的PMC133系列IRIF2P6G1GF壓力變送器，足夠滿足加壓過(guò)濾機(jī)控制系統(tǒng)的正常工作，并且保證了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性[1]。

(2) 物位變送器：加壓過(guò)濾機(jī)工作過(guò)程中需要監(jiān)測(cè)物料的位置，其檢測(cè)環(huán)境對(duì)物位變送器的要求比較高，既要能防腐，還要做到長(zhǎng)時(shí)間精密準(zhǔn)確的測(cè)量，因此選擇DC 11TES-AD11B1BKL1的防腐性超聲波物位變送器。

圖1 加壓過(guò)濾機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

(3) 接近開(kāi)關(guān):選擇了歐姆龍自動(dòng)化有限公司的E2E-X5F1-Z接近傳感器，能夠適應(yīng)洗煤廠這種惡劣的工作環(huán)境。

(4) 執(zhí)行元件：現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行元件可分為以下三類：①電動(dòng)機(jī)的執(zhí)行；②執(zhí)行元件閥門的動(dòng)作；③自動(dòng)控制系統(tǒng)的附屬執(zhí)行配件。

2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在硬件結(jié)構(gòu)確定的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況分析和功能需要確定的軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。其基本的過(guò)程原理為采用PID控制算法，在系統(tǒng)輸出誤差絕對(duì)值較大時(shí)系統(tǒng)采取飽和輸出工作方式, 這樣可以減小系統(tǒng)的時(shí)滯性[2-3]。

通過(guò)PID算法在加壓過(guò)濾機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的使用，使得加壓過(guò)濾機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)更加智能。最后對(duì)整個(gè)加壓過(guò)濾機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真調(diào)試，調(diào)試結(jié)果良好，為下一步試運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 加壓過(guò)濾機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)組態(tài)人機(jī)界面

本設(shè)計(jì)中控制器采用AB公司的大型PLC，為了能夠更好地配合PLC的運(yùn)行，在選擇加壓過(guò)濾機(jī)組態(tài)軟件時(shí)采用RSView32組態(tài)軟件。

在設(shè)計(jì)人機(jī)界面的功能時(shí)，充分考慮到漳村礦選煤廠加壓過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)需要，配置了一個(gè)符合生產(chǎn)要求和監(jiān)控要求的組態(tài)。要將GPJ-120型加壓過(guò)濾機(jī)的主機(jī)、輔機(jī)、管道系統(tǒng)、控制系統(tǒng)分別表示在組態(tài)軟件中，不僅要體現(xiàn)出部件的基本圖形，還要體現(xiàn)出控制部位的工作狀態(tài)[4]。同時(shí)，要把關(guān)鍵的信息如壓力、相對(duì)位置、周期、運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)等體現(xiàn)在組態(tài)界面上，方便操作員隨時(shí)查看，還要在界面上將加壓過(guò)濾機(jī)主要的操作控制鍵放置在顯眼易操作的位置[5]。

圖2 加壓過(guò)濾機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖

3.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)試運(yùn)行

當(dāng)確定了加壓過(guò)濾機(jī)能夠自動(dòng)完成所有工序后，開(kāi)始進(jìn)行加壓過(guò)濾機(jī)的正式生產(chǎn)調(diào)試與運(yùn)行。首次運(yùn)行時(shí)，先由給料口少量均勻給入煤泥水，觀察加壓過(guò)濾機(jī)能否正常工作，過(guò)濾機(jī)內(nèi)是否有異常撞擊聲響，高壓、低壓風(fēng)機(jī)的聲音是否正常，閘板能否正常開(kāi)合，液壓泵工作是否流暢，密封充放氣是否正常，排料口給出的精煤水分含量是否滿足生產(chǎn)要求等。若在試運(yùn)行60個(gè)周期后，以上部分沒(méi)有出現(xiàn)異常，精煤的水含量也滿足生產(chǎn)要求，則開(kāi)始按照設(shè)計(jì)產(chǎn)能給料，工作人員繼續(xù)進(jìn)行上述觀察[6-7]。

若在設(shè)計(jì)產(chǎn)能的運(yùn)行測(cè)試中設(shè)備沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常情況，產(chǎn)出精煤滿足生產(chǎn)要求，則可基本確定該加壓過(guò)濾機(jī)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

該系統(tǒng)在原有的兩臺(tái)GPJ-120型加壓過(guò)濾機(jī)的基礎(chǔ)上，選用了適合的傳感器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一套與之相配套的自動(dòng)化控制算法，解決了加壓過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中工作穩(wěn)定性差的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了加壓過(guò)濾過(guò)程的自動(dòng)入料、廢水循環(huán)，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了精煤回收率，同時(shí)節(jié)省了水資源的使用，降低了成本，保護(hù)了環(huán)境。上位機(jī)監(jiān)控避免了操作員長(zhǎng)期停留在加壓過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，減少了員工所受到的噪聲污染，減少了現(xiàn)場(chǎng)看守的工作人員，綜合效益顯著提高。