煤炭洗选系统智能化自动控制优化设计

煤炭洗选系统智能化自动控制优化设计

作者：孟祥聘

来源：《名城绘》2020年第09期

摘要：煤炭是我国的重要能源，为提高煤炭利用率，洗选系统应该不断进行升级改造。由于洗选系统机电设备较多，最开始使用继电器控制系统，随着PLC控制技术的发展，洗选系统逐渐由手动控制实现自动化操作。基于此，本文展开了相关的分析，对原煤炭洗选系统智能化自动控制进行优化设计，以降低工人劳动强度，改善劳动环境。以PLC控制技术为基础，实现对煤炭洗选系统的自动控制，同时提高控制精度，期望能够带来一定的借鉴作用。

关键词：洗选系统;智能化;自动控制

1煤炭洗选系统存在的主要问题

1.1集成化程度低且成本较高

洗选流程各部分间的供电线路、控制开关独立设计，导致煤炭洗选协同工作能力差，排查故障费时费力，集中管理困难[1]。

由于各洗选设备型号、厂家、参数不统一，设备升级复杂，成本居高不下，同时每一次升级后，洗选设备更加庞杂，运营成本增加。

1.2 PLC系统软件与设备兼容性差

由于选用不同厂家的PLC，设备间的软件不能重复使用，增加了设计及维护的开发成本。为解决上述问题，国内外研究人员展开了一系列的研究，例如利用PLC+IFIX组态软件，进行模块化、功能化设计，实现洗选系统的可视化和自动化，并在官地矿完成工业试验;又例如以S7-300西门子PLC和WinCC组态软件为基础，以ZigBee和Profibus总线通信为手段，对洗煤车间的控制系统进行优化设计，进一步提高洗选系统的稳定性。上述研究主要集中于洗选系统PLC控制系统方面，对洗选系统的控制模式、控制精度的研究较少。针对煤炭洗选系统设计基于PLC控制技术、TCP/IP通信技术以及CAN通信技术相结合的智能化自动控制系统，使得对煤炭洗选系统的控制模式多样化，并提高设备的控制精度。

2关于洗选工艺的分析

煤炭洗选工艺流程为，洗选包括破碎、分级、洗煤、选煤等步骤。粒径小于750mm的原煤经1#带式输送机输送至一次筛分设备进行破碎，条型筛上的煤炭经对辊式破碎机破碎、圆

筒洗矿机洗煤、重型振动筛筛分，位于振动筛上部的煤炭进入大料原料仓并装运至火车车皮;位于振动筛下部的煤炭经圆锥破碎机破碎后进入小料堆场。位于一次筛分条型筛下部的煤炭经螺旋洗矿机洗煤后，3#带式输送机将位于筛上的煤炭置于细碎处理流程;位于一次筛分条型筛下部的煤炭由5#，8#带式输送机直接运入小料堆场。破碎、输送、筛分、洗煤4个步骤构成完整的煤炭洗选工艺流程。

3系统设计分析

煤炭洗选智能化自动控制系统设计为：设计为管理层、控制层和设备操作层3个层次。层1为设备操作层，包括检测仪表、测量元件、电气设备、现场操作箱以及配电系统。检测仪表、测量元件将洗选系统传感器数据采集后上传至层2控制层。现场操作箱发送操作洗选设备的控制命令至层2。配电系统用于为层1、层2及层3的电气设备、电气元件供电。层2为控制层，包括PLC智能控制系统和显示操作终端两部分，其中，PLC智能控制系统为核心部分，不仅接收显示操作终端的控制指令，还采集层1传感器数据信息、现场操作箱控制指令，直接控制洗选机电设备。层3为管理层，包括操作站和UPS（不间断电源），操作站与PLC 智能控制系统以TCP/IP通信模式传输数据，向其发送控制指令。由该系统设计可知，可通过操作站、显示操作终端和现场操作箱3种方式对煤炭洗选设备进行控制[2]。

4软硬件分析硬件设计

4.1软件分析

由系统设计可知，煤炭洗选智能化自动控制系统的主要硬件有PLC、雷达料位计、速度传感器等开关电器元件，经电气连接后，构成煤炭洗选智能化自动控制系统的硬件设计部分。

4.2软件分析

4.2.1 PLC程序设计

基于ABSLC500-05PLC，在CoDeSys软件平台中采用ST语言进行洗选系统软件功能的程序编写。根据洗选控制系统完成的功能，统计并采集开关量输入点、模拟量输入点，完成指定逻辑控制功能，并控制对应功能的开关量输出点。运用PLC对模拟量进行处理时，要区分电压输入信号（0～10V）和电流输出信号（4～20mA）。PLC需要与显示操作终端建立CAN 通信连接，采用CAN2.0B29位扩展帧，波特率为250kb/s，PLC为CAN通信主站，显示操作终端为CAN通信分站，设置分站号地址为0X99，并建立TxPDO/RxPDO通讯，每一条CAN 通信连接传输8字节数据。PLC与显示操作终端的CAN通信协议为自定义协议。PLC与洗选系统人机界面以CAN总线进行数据交互，设置人机界面平台分站号地址为0X89。PLC还与层3管理层的操作站建立TCP/IP通信连接，获取操作站的IP地址以及端口号即可。基于PLC，

设计并实现洗选系统的故障报警，当系统出现故障时，PLC驱动声光报警装置动作，同时在人机界面显示故障内容，并提示解决该故障的常用方法，以缩短故障停机时间。

4.2.2人机界面设计

煤炭洗选系统智能化自动控制系统的人机界面是基于King SCADA软件编写的，分为主画面、运行参数显示画面、仪表/测量元件参数画面、显示操作终端画面、操作站画面、历史数据曲线画面、数据趋势曲线画面以及故障报警画面。PLC以CAN总线方式将洗选系统运行数据传送给人机界面。利用King SCADA可以设计动画，动态显示洗选过程，同时人机界面可发送对洗选系统设备的启停、急停闭锁等控制指令。

5结束语

完善并改进选煤厂洗选工艺，可极大地提升原煤的利用率，提高选煤厂的生产效率。将其运行中的全部数据、参数传送至人机界面，实现对洗选系统的動态监视和远程控制，极大地改善了煤炭洗选工人的劳动环境，降低了劳动强度，有较好的经济价值和社会价值，实现了优化设计的目标。

参考文献：

[1]王玉.洗选系统智能化自动控制优化[J].能源与节能，2019（11）：89-90.

[2]杨新明.煤炭洗选系统智能化自动控制优化设计[J].煤矿现代化，2019（2）：131-135.

（作者单位：临矿集团菏泽煤电公司郭屯煤矿）