王慶飛

[中圖分類號(hào)] TD928.9;TD94

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]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(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭洗選設(shè)備啟?？刂婆c生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄，可以準(zhǔn)確完成對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制操作，同時(shí)對(duì)煤炭洗選過(guò)程當(dāng)中的各種突發(fā)事件進(jìn)行預(yù)警與響應(yīng)，從而讓煤炭洗選與運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)監(jiān)控與自動(dòng)調(diào)節(jié)生產(chǎn)工藝參數(shù)，增強(qiáng)煤炭洗選的精度與生產(chǎn)效率，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(guò)分布式集中控制方式來(lái)設(shè)計(jì)，PLC控制系統(tǒng)分為三層分布式架構(gòu)，第一層是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，笫二層是信號(hào)與邏輯層，第三層是管理與監(jiān)控層?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層重點(diǎn)是通過(guò)電機(jī)與氣動(dòng)閥這類電氣執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成;信號(hào)與邏輯層是PLC控制系統(tǒng)的重點(diǎn)，要由一臺(tái)CPU主站與九臺(tái)遠(yuǎn)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(cāng)配電室、分級(jí)車間配電室、主廠房配電室、濃縮車間配電室、壓濾車間土機(jī)柜、裝車系統(tǒng)配電室、筒倉(cāng)配電室設(shè)分站，各站之間通過(guò)控制以太網(wǎng)、Controlnet網(wǎng)通信連接，并實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。信息管理與監(jiān)控層是通過(guò)三臺(tái)互相單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)的工作站機(jī)構(gòu)成，從而令高壓后臺(tái)、調(diào)度電話、視頻監(jiān)控及瓦斯監(jiān)控這幾個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整合。

1.2 工作原理

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層重點(diǎn)在于把硬件安裝到媒體洗選設(shè)備的監(jiān)控處，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信號(hào)的采集與執(zhí)行中心下達(dá)各種指示?，F(xiàn)場(chǎng)各類信號(hào)是經(jīng)由硬接線方式經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)程分站傳輸至信號(hào)與邏輯層PLC控制系統(tǒng)主站當(dāng)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(hào)對(duì)邏輯進(jìn)行分析與計(jì)算，并把分析計(jì)算結(jié)果傳送至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備并切實(shí)落實(shí)。在落實(shí)當(dāng)中，控制中心主站的中央處理器把信息監(jiān)控層上位機(jī)展現(xiàn)出來(lái)的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)狀經(jīng)過(guò)太網(wǎng)傳送至上位機(jī)。并且，上位機(jī)把各類指示經(jīng)過(guò)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(jìn)行分析和計(jì)算，并把計(jì)算結(jié)果上傳至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層切實(shí)實(shí)行，從而令生產(chǎn)指揮中心可以做到遠(yuǎn)程集中控制生產(chǎn)設(shè)備。

2 系統(tǒng)控制要求

2.1 原煤系統(tǒng)

原煤系統(tǒng)重點(diǎn)是通過(guò)對(duì)啟?？刂葡到y(tǒng)和原煤運(yùn)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：?jiǎn)?dòng)與停車。在煤炭洗選當(dāng)中，通常把啟動(dòng)延遲時(shí)間設(shè)置在2～5s間（根據(jù)工藝可調(diào)整設(shè)置），主要是為了避免在洗選當(dāng)中或者傳送環(huán)節(jié)中，因?yàn)樵O(shè)備帶負(fù)荷而使得電機(jī)無(wú)法啟動(dòng)或者超負(fù)荷啟動(dòng)，防止設(shè)施之間的煤流逆運(yùn)行從而對(duì)設(shè)備各電機(jī)施加連鎖控制方式。另外，在煤體運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行當(dāng)中，啟?？刂齐娍梢酝ㄟ^(guò)設(shè)備上的跑偏檢測(cè)設(shè)備來(lái)監(jiān)管皮帶跑偏程度。如果啟停設(shè)備出現(xiàn)跑偏20。，啟?？刂茖?huì)令設(shè)備停車，并發(fā)出聲光警報(bào)。安裝設(shè)置在啟停系統(tǒng)當(dāng)中的聲光報(bào)警設(shè)備會(huì)實(shí)時(shí)顯示設(shè)備運(yùn)行情況.同時(shí)記錄媒體傳輸整個(gè)過(guò)程，一般情況下，停車控制通常要設(shè)置間接停車時(shí)間，主要是為了把順煤流方向上的皮帶或者其他傳送設(shè)備上殘留的煤渣，也就是確保輸送設(shè)備上不會(huì)殘余煤炭，需要根據(jù)工藝調(diào)整設(shè)置，通常把時(shí)間設(shè)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(jī)控制兩個(gè)目標(biāo)煤倉(cāng)的給煤機(jī)，同時(shí)發(fā)出有關(guān)指令同時(shí)控制設(shè)備運(yùn)行。工作人員需要依照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來(lái)設(shè)定變頻給煤機(jī)頻率，同時(shí)傳輸信號(hào)啟動(dòng)帶式輸送機(jī)。皮帶輸送機(jī)常規(guī)運(yùn)行之后，調(diào)度系統(tǒng)通過(guò)有關(guān)的給煤機(jī)擋板，使煤坑中的煤下流。

2.3 煤倉(cāng)高低位控制

高低位控制主要目的在于當(dāng)煤倉(cāng)儲(chǔ)量受限時(shí)，轉(zhuǎn)換煤倉(cāng)同時(shí)執(zhí)行下一煤倉(cāng)出煤的控制單元。一旦高低位檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到了高位置煤量后，就向煤倉(cāng)上部受煤機(jī)發(fā)出信號(hào)來(lái)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)關(guān)閉煤倉(cāng)的目的，并向該煤倉(cāng)發(fā)出指令讓土輸送機(jī)停止送煤。高位置信號(hào)會(huì)顯示接通的回路，通知調(diào)度下一個(gè)煤倉(cāng)啟用，以此實(shí)現(xiàn)煤倉(cāng)間的轉(zhuǎn)換操作。如果高低位控制檢測(cè)單元在接受到低位置信號(hào)之后，就對(duì)PLC控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)關(guān)閉電振閥的操作，而讓煤倉(cāng)停止向其他輸送系統(tǒng)傳送煤炭。另外，PLC系統(tǒng)還會(huì)把反饋信號(hào)傳送到調(diào)度，調(diào)換選擇向其他煤倉(cāng)供煤。

3 PLC系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在整個(gè)PLC系統(tǒng)當(dāng)中采用集中控制系統(tǒng)，可以有助于管理。在選擇控制主機(jī)時(shí)，選擇使用具備遠(yuǎn)程拓展能力的控制器?？刂凭W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)則是采用主站結(jié)合分站的方式，對(duì)此，為了確保遠(yuǎn)程掃描控制器更好運(yùn)行，而設(shè)置了多個(gè)遠(yuǎn)程分站。之后在每個(gè)分站和主站間都采用主線加以連接，同時(shí)使用冗余能力強(qiáng)的總線。并在每個(gè)分站中，以各分站作為中心向外拓展，以此對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行控制。為確保全過(guò)程中不出現(xiàn)意外，控制、預(yù)警及報(bào)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(kuò)展系統(tǒng)，分開進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作和操控主機(jī)來(lái)展開數(shù)據(jù)通信工作，從而讓整個(gè)控制系統(tǒng)取向完整與縝密。整個(gè)控制系統(tǒng)的重點(diǎn)并不是通過(guò)一臺(tái)機(jī)器負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)的，而是通過(guò)多臺(tái)工控機(jī)聯(lián)合操作進(jìn)行的。同時(shí)將當(dāng)中一臺(tái)當(dāng)做工程師站，主要是全局控制，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯編輯、調(diào)整及實(shí)時(shí)在線控制等，其他的操作站分別負(fù)責(zé)監(jiān)控、操作、故障診斷以及輸出報(bào)表這些功能。此外，在當(dāng)中選出一臺(tái)當(dāng)做通信站，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)交換工作，這項(xiàng)功能是通過(guò)電纜和高壓綜合保護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。如此一來(lái)，就能夠確保整個(gè)控制系統(tǒng)更加高效、安全。

3.2 檢測(cè)裝置

文章中提到的檢測(cè)設(shè)備是一體化超聲波位置傳感器，此裝置重點(diǎn)安裝于儲(chǔ)煤倉(cāng)中，具有檢測(cè)與報(bào)警煤倉(cāng)中煤高低位的作用，同時(shí)利用2個(gè)繼電器實(shí)現(xiàn)啟停預(yù)警。另外，此傳感器可以探測(cè)到約55m的位置，輸出4～20 mA標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)，有著極強(qiáng)的實(shí)效性。本文采用的檢測(cè)系統(tǒng)是YR系列煤礦專屬皮帶運(yùn)輸機(jī)跑偏檢測(cè)裝置，此跑偏檢測(cè)裝置作用不僅可以精準(zhǔn)檢測(cè)跑偏度，還可以在第一時(shí)間自動(dòng)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(qiáng)實(shí)用性及不易污染的優(yōu)勢(shì)，可以很好的適應(yīng)煤礦的工作場(chǎng)所。

4 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

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。基本構(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(diǎn)包括了主流配置與箱體配置。前者由電源、機(jī)架、中央處理器、存儲(chǔ)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(dá)到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中的部分要求，比如擴(kuò)展機(jī)架與機(jī)箱等，使系統(tǒng)I/O模板的點(diǎn)數(shù)增加;特殊組件也就是在控制當(dāng)中，需要達(dá)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(jì)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(cè)單元等。設(shè)備運(yùn)行當(dāng)中，應(yīng)依照工序要求合理選配，從而有效強(qiáng)化自動(dòng)化程度。

4.2 具體設(shè)計(jì)方案

在對(duì)媒體洗選具體流程展開分析后，在設(shè)計(jì)編程方案過(guò)程中，需要深入研究所有控制對(duì)象，按照控制系統(tǒng)流程與各項(xiàng)操作內(nèi)容，針對(duì)性地進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，同時(shí)明確有效的控制方式與檢測(cè)量方式。因?yàn)槊禾肯催x工藝程序相對(duì)復(fù)雜，所以，依照控制功能與物理位置來(lái)對(duì)設(shè)備實(shí)現(xiàn)區(qū)分處理，同時(shí)配置PLC控制系統(tǒng)流程圖，讓煤倉(cāng)、運(yùn)輸、洗選、裝車過(guò)程更為明確簡(jiǎn)便。

4.3 編程

依照煤炭洗選設(shè)施工藝流程的具體要求，在編程當(dāng)中，需要對(duì)存儲(chǔ)單元與中間標(biāo)志信號(hào)做出區(qū)分定義，并通過(guò)區(qū)分32M公共暫存區(qū)來(lái)節(jié)約更多的系統(tǒng)內(nèi)存。因?yàn)槭褂玫目刂葡到y(tǒng)是中型PLC控制系統(tǒng)，所以在編譯時(shí)為方便輸入并分析代碼，就應(yīng)通過(guò)高級(jí)編程器來(lái)進(jìn)行操控。PLC控制系統(tǒng)所使用的是梯形圖語(yǔ)言，在程序梯形圖設(shè)計(jì)完工后，先對(duì)所有梯形圖設(shè)計(jì)指令代碼，而后合理安排程序清單功能模塊，之后在編程當(dāng)中，注釋所有重要程序，從而使后期的控制系統(tǒng)升級(jí)與維護(hù)工作將更為便利。

4.4 PLC控制系統(tǒng)測(cè)試

在程序設(shè)計(jì)整個(gè)工作過(guò)程中，PLC控制系統(tǒng)檢測(cè)是至關(guān)重要的一部分，測(cè)試當(dāng)中需要依照固定的順序展開測(cè)試，并且為了確保程序運(yùn)行的準(zhǔn)確性，在程序開發(fā)完成之后，還需要設(shè)計(jì)相對(duì)的儀器表來(lái)對(duì)PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。在對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試當(dāng)中，值得注意的是，必須要將隔離現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)作為首要條件，避免使設(shè)備的正常運(yùn)行受影響。

5 結(jié)束語(yǔ)

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(zhǔn)確檢測(cè)到煤倉(cāng)中的料位;通過(guò)輸送帶防跑偏裝置能夠有效增強(qiáng)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(wèn)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(gè)過(guò)程。總的來(lái)說(shuō)，更具安全性與可靠性，同時(shí)可以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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