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濾階段配置了兩臺國產(chǎn)GPJ-120型加壓過濾機(jī)，可以基本滿足選煤廠的洗選要求，但是設(shè)備本身自動化程度低，容錯率低，穩(wěn)定性差，對水資源的污染和浪費嚴(yán)重。本文通過對漳村煤礦選煤廠加壓過濾機(jī)自動控制系統(tǒng)的研究，設(shè)計了一套基于PLC的加壓過濾機(jī)自動控制系統(tǒng)。

1 加壓過濾機(jī)自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

加壓過濾機(jī)自動控制系統(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(SQL)、控制單元(PLC)、人機(jī)組態(tài)界面(HMI)五個部分。五個部分相互配合完成浮選精煤的工藝過程。

(1) 數(shù)據(jù)獲?。含F(xiàn)場安裝的傳感器通過自身的功能，采集工藝過程中所必需的數(shù)據(jù)參量，并把采集到的數(shù)據(jù)通過一定的通訊協(xié)議反饋到控制單元中。

(2) 執(zhí)行裝置：是整個系統(tǒng)的行動裝置?？刂茊卧ㄟ^讀取傳感器的數(shù)據(jù)，對現(xiàn)場情況進(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)行動作，從而完成加壓過濾機(jī)的工作過程。

(3) 數(shù)據(jù)庫：是一種存儲機(jī)制，用來存放加壓過濾機(jī)自動控制系統(tǒng)在工作過程中所需的監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)信息。

(4) 控制單元：是整個自動控制系統(tǒng)的大腦，控制單元通過對現(xiàn)場傳感器收集回來的工況信息進(jìn)行分析，得出下一步的執(zhí)行動作，并發(fā)出動作指令使得執(zhí)行裝置完成預(yù)定動作。

(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，從而實現(xiàn)用戶與現(xiàn)場的遠(yuǎn)程互動。

2 加壓過濾機(jī)自動控制系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

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、臺灣研華公司的IPC-610(IPC)工控機(jī)及配套顯示器。控制系統(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：加壓過濾機(jī)工作過程中需要監(jiān)測物料的位置，其檢測環(huán)境對物位變送器的要求比較高，既要能防腐，還要做到長時間精密準(zhǔn)確的測量，因此選擇DC 11TES-AD11B1BKL1的防腐性超聲波物位變送器。

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

(3) 接近開關(guān):選擇了歐姆龍自動化有限公司的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)場執(zhí)行元件可分為以下三類：①電動機(jī)的執(zhí)行；②執(zhí)行元件閥門的動作；③自動控制系統(tǒng)的附屬執(zhí)行配件。

2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

在硬件結(jié)構(gòu)確定的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場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。其基本的過程原理為采用PID控制算法，在系統(tǒng)輸出誤差絕對值較大時系統(tǒng)采取飽和輸出工作方式, 這樣可以減小系統(tǒng)的時滯性[2-3]。

通過PID算法在加壓過濾機(jī)自動控制系統(tǒng)中的使用，使得加壓過濾機(jī)自動控制系統(tǒng)更加智能。最后對整個加壓過濾機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真調(diào)試，調(diào)試結(jié)果良好，為下一步試運行提供了堅實基礎(chǔ)。

3 加壓過濾機(jī)自動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)組態(tài)人機(jī)界面

本設(shè)計中控制器采用AB公司的大型PLC，為了能夠更好地配合PLC的運行，在選擇加壓過濾機(jī)組態(tài)軟件時采用RSView32組態(tài)軟件。

在設(shè)計人機(jī)界面的功能時，充分考慮到漳村礦選煤廠加壓過濾機(jī)的生產(chǎn)需要，配置了一個符合生產(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，要把關(guān)鍵的信息如壓力、相對位置、周期、運轉(zhuǎn)次數(shù)等體現(xiàn)在組態(tài)界面上，方便操作員隨時查看，還要在界面上將加壓過濾機(jī)主要的操作控制鍵放置在顯眼易操作的位置[5]。

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

3.2 自動控制系統(tǒng)試運行

當(dāng)確定了加壓過濾機(jī)能夠自動完成所有工序后，開始進(jìn)行加壓過濾機(jī)的正式生產(chǎn)調(diào)試與運行。首次運行時，先由給料口少量均勻給入煤泥水，觀察加壓過濾機(jī)能否正常工作，過濾機(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。若在試運行60個周期后，以上部分沒有出現(xiàn)異常，精煤的水含量也滿足生產(chǎn)要求，則開始按照設(shè)計產(chǎn)能給料，工作人員繼續(xù)進(jìn)行上述觀察[6-7]。

若在設(shè)計產(chǎn)能的運行測試中設(shè)備沒有發(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濾機(jī)的自動化控制系統(tǒng)滿足設(shè)計要求。

4 結(jié)語

該系統(tǒng)在原有的兩臺GPJ-120型加壓過濾機(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)計了一套與之相配套的自動化控制算法，解決了加壓過濾機(jī)生產(chǎn)過程中工作穩(wěn)定性差的問題，實現(xiàn)了加壓過濾過程的自動入料、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)控避免了操作員長期停留在加壓過濾機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)場，減少了員工所受到的噪聲污染，減少了現(xiàn)場看守的工作人員，綜合效益顯著提高。