選煤廠自動(dòng)定量裝車系統(tǒng)監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)

郭華樓

(西山煤電(集團(tuán))公司 屯蘭選煤廠， 山西 太原 030200)

0 引言

煤炭的裝載與運(yùn)輸經(jīng)歷了人挑肩扛、汽車運(yùn)輸、船舶運(yùn)輸、列車運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程。隨著煤炭裝載和運(yùn)輸效率的不斷提高，已由粗放型向精細(xì)型轉(zhuǎn)變。裝載過(guò)程中的自動(dòng)化、精確性及安全性是當(dāng)下關(guān)心的問(wèn)題[1-2]。目前自動(dòng)定量裝車系統(tǒng)已廣泛地應(yīng)用于選煤廠、選煤廠的物料、煤料裝車。該裝車系統(tǒng)監(jiān)控平臺(tái)能實(shí)現(xiàn)裝車全過(guò)程監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控和顯示裝車系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障信息等，為自動(dòng)定量裝車操作人員及時(shí)掌握裝車系統(tǒng)信息提供了方便，也為技術(shù)人員解決問(wèn)題提供了便利[3-4]。本文針對(duì)選煤廠自動(dòng)定量裝車系統(tǒng)過(guò)程存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了自動(dòng)定量裝車系統(tǒng)監(jiān)控平臺(tái)。

1 總體設(shè)計(jì)

選煤廠的自動(dòng)定量裝車系統(tǒng)的監(jiān)控平臺(tái)總體設(shè)計(jì)框架如圖1所示。PLC主控制器與監(jiān)控平臺(tái)之間以CAN通信方式完成數(shù)據(jù)的交互。監(jiān)控平臺(tái)由監(jiān)測(cè)類數(shù)據(jù)和控制類數(shù)據(jù)兩個(gè)模塊組成。

圖1 監(jiān)控平臺(tái)總體設(shè)計(jì)框架

1) 監(jiān)測(cè)類數(shù)據(jù)模塊。該模塊主要完成自動(dòng)定量裝車系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，主要顯示的數(shù)據(jù)類別有傳感器類數(shù)據(jù)，如監(jiān)測(cè)帶式輸送機(jī)速度的速度傳感器、溫度傳感器、撕裂傳感器，監(jiān)測(cè)緩沖倉(cāng)的料位傳感器，監(jiān)測(cè)定量倉(cāng)的稱重傳感器，監(jiān)測(cè)裝車溜槽的位移傳感器，以及監(jiān)測(cè)待裝類車的聲光傳感器、超聲波物位傳感器等。顯示的指示燈類數(shù)據(jù)有給煤機(jī)運(yùn)行/停止指示燈、帶式輸送機(jī)運(yùn)行/停止指示燈、緩沖倉(cāng)閘門開/關(guān)指示燈、定量倉(cāng)閘門開/關(guān)指示燈、待裝列車到位指示燈等。顯示的故障類數(shù)據(jù)主要有傳感器故障、給煤機(jī)故障、帶式輸送機(jī)故障、變頻器故障等。顯示的報(bào)警類數(shù)據(jù)主要有傳感器限位報(bào)警、給煤機(jī)電動(dòng)機(jī)報(bào)警、緩沖倉(cāng)閘門報(bào)警燈等。顯示的參數(shù)類數(shù)據(jù)主要有系統(tǒng)電壓、系統(tǒng)電流、裝煤料總量等。顯示的輸入/輸出數(shù)據(jù)主要是PLC主站控制器、PLC分站控制器的輸入/輸出點(diǎn)，如控制按鈕輸入點(diǎn)、給煤機(jī)啟動(dòng)或停止輸出點(diǎn)、緩沖倉(cāng)閘門控制輸出點(diǎn)、裝車溜槽輸出點(diǎn)等。顯示的模擬量數(shù)據(jù)主要有溫度傳感器采集到的模擬量、速度傳感器采集到的模擬量、稱重傳感器采集到的模擬量等。

2) 控制類數(shù)據(jù)模塊。該模塊主要包括一鍵啟動(dòng)、一鍵停止、急停、采煤機(jī)啟動(dòng)/停止控制、帶式輸送機(jī)啟動(dòng)/停止控制、緩沖倉(cāng)閘門控制、定量倉(cāng)閘門控制、裝車溜槽控制、列車牽引控制等。

2 數(shù)據(jù)通信定義

PLC主站控制器與監(jiān)控平臺(tái)之間以CAN通信方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和控制指令的傳遞。采用CAN2.0B協(xié)議，設(shè)置傳輸速率為250 kbit/s，幀格式為標(biāo)準(zhǔn)幀格式，監(jiān)控平臺(tái)的節(jié)點(diǎn)號(hào)為2[5-6]。PLC主站控制器與監(jiān)控平臺(tái)的CAN通信協(xié)議格式定義見(jiàn)表1所示。

表1 PLC主站控制器與監(jiān)控平臺(tái)CAN通信協(xié)議格式定義

表2給出了CAN通信協(xié)議中給煤機(jī)狀態(tài)的具體物理意義，0X01表示給煤機(jī)的電源信號(hào)，0X02表示給煤機(jī)的故障信號(hào)，0X03表示給煤機(jī)的運(yùn)行信號(hào)。CAN通信協(xié)議中的帶式輸送機(jī)狀態(tài)、閘門電動(dòng)機(jī)狀態(tài)、牽引電動(dòng)機(jī)狀態(tài)的具體物理意義同給煤機(jī)狀態(tài)物理意義的標(biāo)示基本相同，這里不再贅述。

3 監(jiān)控平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

用于選煤廠的自動(dòng)定量裝車系統(tǒng)監(jiān)控平臺(tái)如圖2所示。監(jiān)控平臺(tái)一共分為6個(gè)畫面，即主控制畫面、傳感器數(shù)據(jù)畫面、給煤機(jī)畫面、帶式輸送機(jī)畫面、故障報(bào)警畫面及歷史查詢畫面。另外，還包括待裝類車全部信息的打印功能。在監(jiān)控平臺(tái)的主控制畫面中動(dòng)態(tài)顯示了緩沖倉(cāng)、定量倉(cāng)及裝車溜槽在裝載煤料時(shí)的效果圖，實(shí)時(shí)顯示了在裝車過(guò)程中待裝列車的勻速移動(dòng)過(guò)程，并著重標(biāo)示了緩沖倉(cāng)閘門的四級(jí)聯(lián)動(dòng)過(guò)程、定量倉(cāng)閘門的二級(jí)聯(lián)動(dòng)過(guò)程。在主控制畫面中又顯示了待裝車廂的基本信息，包括操作人員、車廂編號(hào)、車型、車號(hào)、待裝車輛的自重、額定載重等。顯示的信息還包括給緩沖倉(cāng)、定量倉(cāng)閘門提供動(dòng)力的1#油泵、2#油泵啟動(dòng)/停止?fàn)顟B(tài)。在主控制畫面的左側(cè)顯示了緩沖倉(cāng)/定量倉(cāng)當(dāng)前的裝料質(zhì)量一級(jí)料位位置。在主控制畫面的右下角為自動(dòng)定量裝車系統(tǒng)的一鍵啟動(dòng)、一鍵停止及急?？刂戚斎耄ㄟ^(guò)觸動(dòng)該3個(gè)控制按鈕，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定量裝車系統(tǒng)的自動(dòng)化過(guò)程;點(diǎn)擊主控制畫面下方的“傳感器數(shù)據(jù)”、“給煤機(jī)”、“帶式輸送機(jī)”、“故障報(bào)警”、“歷史查詢”可轉(zhuǎn)入對(duì)應(yīng)畫面。點(diǎn)擊主控制畫面下方的“打印”，可實(shí)現(xiàn)待裝過(guò)程全部數(shù)據(jù)信息的打印。

表2 監(jiān)控平臺(tái)給煤機(jī)狀態(tài)物理意義

圖2 監(jiān)控平臺(tái)主畫面

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的選煤廠自動(dòng)定量裝車系統(tǒng)監(jiān)控平臺(tái)，不僅提高了現(xiàn)有選煤廠自動(dòng)定量裝車的生產(chǎn)效率，還提高了自動(dòng)定量裝車精度及裝車質(zhì)量。另外，設(shè)計(jì)的用于選煤廠的自動(dòng)定量裝車系統(tǒng)更有利于實(shí)現(xiàn)裝車系統(tǒng)的智能化生產(chǎn)，減少裝車系統(tǒng)工作人員的數(shù)量，降低發(fā)生事故時(shí)的人員傷亡，促進(jìn)選煤廠裝車系統(tǒng)的高速建設(shè)和發(fā)展，提高我國(guó)選煤廠裝車系統(tǒng)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展及社會(huì)發(fā)展方面都有著重要的理論和實(shí)際意義。