煤炭洗選系統(tǒng)智能化自動控制優(yōu)化設(shè)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(tǒng)應(yīng)該不斷進(jìn)行升級改造。由于洗選系統(tǒng)機電設(shè)備較多，最開始使用繼電器控制系統(tǒng)，隨著PLC控制技術(shù)的發(fā)展，洗選系統(tǒng)逐漸由手動控制實現(xiàn)自動化操作?；诖耍疚恼归_了相關(guān)的分析，對原煤炭洗選系統(tǒng)智能化自動控制進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以降低工人勞動強度，改善勞動環(huán)境。以PLC控制技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)對煤炭洗選系統(tǒng)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(guān)鍵詞：洗選系統(tǒng);智能化;自動控制

1煤炭洗選系統(tǒng)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(guān)獨立設(shè)計，導(dǎo)致煤炭洗選協(xié)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(shè)備型號、廠家、參數(shù)不統(tǒng)一，設(shè)備升級復(fù)雜，成本居高不下，同時每一次升級后，洗選設(shè)備更加龐雜，運營成本增加。

1.2 PLC系統(tǒng)軟件與設(shè)備兼容性差

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

2關(guān)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(jīng)1#帶式輸送機輸送至一次篩分設(shè)備進(jìn)行破碎，條型篩上的煤炭經(jīng)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(jìn)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(jīng)圓錐破碎機破碎后進(jìn)入小料堆場。位于一次篩分條型篩下部的煤炭經(jīng)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(xì)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(gòu)成完整的煤炭洗選工藝流程。

3系統(tǒng)設(shè)計分析

煤炭洗選智能化自動控制系統(tǒng)設(shè)計為：設(shè)計為管理層、控制層和設(shè)備操作層3個層次。層1為設(shè)備操作層，包括檢測儀表、測量元件、電氣設(shè)備、現(xiàn)場操作箱以及配電系統(tǒng)。檢測儀表、測量元件將洗選系統(tǒng)傳感器數(shù)據(jù)采集后上傳至層2控制層。現(xiàn)場操作箱發(fā)送操作洗選設(shè)備的控制命令至層2。配電系統(tǒng)用于為層1、層2及層3的電氣設(shè)備、電氣元件供電。層2為控制層，包括PLC智能控制系統(tǒng)和顯示操作終端兩部分，其中，PLC智能控制系統(tǒng)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(shù)據(jù)信息、現(xiàn)場操作箱控制指令，直接控制洗選機電設(shè)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(tǒng)以TCP/IP通信模式傳輸數(shù)據(jù)，向其發(fā)送控制指令。由該系統(tǒng)設(shè)計可知，可通過操作站、顯示操作終端和現(xiàn)場操作箱3種方式對煤炭洗選設(shè)備進(jìn)行控制[2]。

4軟硬件分析硬件設(shè)計

4.1軟件分析

由系統(tǒng)設(shè)計可知，煤炭洗選智能化自動控制系統(tǒng)的主要硬件有PLC、雷達(dá)料位計、速度傳感器等開關(guān)電器元件，經(jīng)電氣連接后，構(gòu)成煤炭洗選智能化自動控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計部分。

4.2軟件分析

4.2.1 PLC程序設(shè)計

基于ABSLC500-05PLC，在CoDeSys軟件平臺中采用ST語言進(jìn)行洗選系統(tǒng)軟件功能的程序編寫。根據(jù)洗選控制系統(tǒng)完成的功能，統(tǒng)計并采集開關(guān)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(yīng)功能的開關(guān)量輸出點。運用PLC對模擬量進(jìn)行處理時，要區(qū)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(kuò)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(shè)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(jié)數(shù)據(jù)。PLC與顯示操作終端的CAN通信協(xié)議為自定義協(xié)議。PLC與洗選系統(tǒng)人機界面以CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，設(shè)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?；赑LC，設(shè)計并實現(xiàn)洗選系統(tǒng)的故障報警，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，PLC驅(qū)動聲光報警裝置動作，同時在人機界面顯示故障內(nèi)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(shè)計

煤炭洗選系統(tǒng)智能化自動控制系統(tǒng)的人機界面是基于King SCADA軟件編寫的，分為主畫面、運行參數(shù)顯示畫面、儀表/測量元件參數(shù)畫面、顯示操作終端畫面、操作站畫面、歷史數(shù)據(jù)曲線畫面、數(shù)據(jù)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(tǒng)運行數(shù)據(jù)傳送給人機界面。利用King SCADA可以設(shè)計動畫，動態(tài)顯示洗選過程，同時人機界面可發(fā)送對洗選系統(tǒng)設(shè)備的啟停、急停閉鎖等控制指令。

5結(jié)束語

完善并改進(jìn)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(chǎn)效率。將其運行中的全部數(shù)據(jù)、參數(shù)傳送至人機界面，實現(xiàn)對洗選系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)視和遠(yuǎn)程控制，極大地改善了煤炭洗選工人的勞動環(huán)境，降低了勞動強度，有較好的經(jīng)濟(jì)價值和社會價值，實現(xiàn)了優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王玉.洗選系統(tǒng)智能化自動控制優(yōu)化[J].能源與節(jié)能，2019（11）：89-90.

[2]楊新明.煤炭洗選系統(tǒng)智能化自動控制優(yōu)化設(shè)計[J].煤礦現(xiàn)代化，2019（2）：131-135.

（作者單位：臨礦集團(tuán)菏澤煤電公司郭屯煤礦）