自动配煤系统设计

系统框图
配上机 打机 煤位 印 变调 仪动 频节 表力 器器 柜柜 柜柜
3 号 现 场 设 备 2 号现 场设 备 1 号现 场设 备
带 送 传 主
混 合煤仓
图1 系统框图
返回
二、电气控制方案
系统概述 系统的功能 工艺流程
返回
系统概述
配煤上位机
变频器 核子称 灰分仪
变频器 灰分仪 核子称
变频器 核子称 灰分仪
返回百度文库
工艺流程
3路自动配煤系统，采用电子皮带秤称量，PC系列工业控制系统， 路自动配煤系统，采用电子皮带秤称量，PC系列工业控制系统， 系列工业控制系统 自动干基配比控制，用电磁振动给料机控制配比。 自动干基配比控制，用电磁振动给料机控制配比。 控制过程中，煤槽里的煤通过电磁振动给料机送到秤量小皮带上， 控制过程中，煤槽里的煤通过电磁振动给料机送到秤量小皮带上， 小皮带再把煤送到主皮带上。 小皮带再把煤送到主皮带上。 小皮带通过下面装有速度传感器和荷重传感器将皮带速度和皮带上 煤料重量通过转换将信号送至计算机进行数据处理。 煤料重量通过转换将信号送至计算机进行数据处理。 当实际下料量与给定值相比发生偏差时，通过调节器控制电振机， 当实际下料量与给定值相比发生偏差时，通过调节器控制电振机， 自动改变电磁振动给料机的振幅，使下料量调回到给定值， 自动改变电磁振动给料机的振幅，使下料量调回到给定值，实现闭环自 动调节，达到自动配煤的目的。 动调节，达到自动配煤的目的。
基于变频器的自动配煤机 电气控制系统
设 计 者：周晓芬 指导教师：李世焕
设计背景
在煤炭市场里现在的客户对煤质的要求比 较挑剔, 较挑剔,而选煤厂就需要按客户要求按一定比例 将原煤进行配比，以改善煤质。 将原煤进行配比，以改善煤质。 配煤已是煤炭洗选加工中必不可少的重要组 成部分，是拓宽煤炭产品品种、满足用户要求、 成部分，是拓宽煤炭产品品种、满足用户要求、 扩大销售市场的必由之路。 扩大销售市场的必由之路。 随着选煤技术的发展，生产规模的扩大， 随着选煤技术的发展，生产规模的扩大，传 统的配煤方法将逐渐被淘汰， 统的配煤方法将逐渐被淘汰，被自动化配煤机所 代替。 代替。 目前山西一些煤炭企业已经引入自动化配煤 系统，如西山矿务局、霍州煤电、汾西矿务局。 系统，如西山矿务局、霍州煤电、汾西矿务局。
控制系统组成 系统的控制功能 上位机功能 控制原理
返回
1、控制系统组成
PLC可编程控制器采用SIEMENS公司的产品，它的CPU模块为 PLC可编程控制器采用SIEMENS公司的产品，它的CPU模块为 可编程控制器采用SIEMENS公司的产品 CPU CN、电源模块CPS11400 14通道模入模块ACI03000、10通 CPS11400、 通道模入模块ACI03000 CPU224XP CN、电源模块CPS11400、14通道模入模块ACI03000、10通 道模出模块14ACO02000 14ACO02000、 DDI35300、 道模出模块14ACO02000、开关量输入模块 DDI35300、继电器模块 DRA84000、高速计数模块DRO84000 编程软件采用MODSOFT软件。 DRO84000， MODSOFT软件 DRA84000、高速计数模块DRO84000，编程软件采用MODSOFT软件。 上 位机为IPC研华工控机(包括显示器、打印机) 采用FIX组态软件编程。 IPC研华工控机 FIX组态软件编程 位机为IPC研华工控机(包括显示器、打印机)，采用FIX组态软件编程。 工作流程图如图3所示。 工作流程图如图3所示。
给煤机驱动采用电动机变频调速方式，其工作原理如图6 给煤机驱动采用电动机变频调速方式，其工作原理如图6所示 ：
给煤机
给煤机
给煤机
图2 系统结构图
返回
系统的功能
配煤上位机配置FIX工控组态软件，实现以下功能： 配煤上位机配置FIX工控组态软件，实现以下功能： FIX工控组态软件
（1）各设备运行状态的监测； 各设备运行状态的监测； （2）设备参数的监测（如：称重量、瞬时量、工作频率等）； 设备参数的监测（ 称重量、瞬时量、工作频率等）； （3）配煤工作方式选择（手动或者自动）； 配煤工作方式选择（手动或者自动）； （4）配煤煤种的选择； 配煤煤种的选择； （5）及时显示设备故障并给出声光报警信号； 及时显示设备故障并给出声光报警信号； （6）各项配煤参数的历史记录。 各项配煤参数的历史记录。
返回
三、系统分析
在系统中我们将采用PLC可编程控制器加上核子秤配料系统，并 可编程控制器加上核子秤配料系统， 在系统中我们将采用 可编程控制器加上核子秤配料系统 在系统结构上采用主皮带配料方式(一条龙配料方式 ，这样新的配料系统 在系统结构上采用主皮带配料方式 一条龙配料方式)， 一条龙配料方式 可不加小皮带，使该项目投资及用户日后的维护量达到最小、最少。 可不加小皮带，使该项目投资及用户日后的维护量达到最小、最少。 该配煤系统可分为物料计量、微机操作、控制、变频调速四大部分 该配煤系统可分为物料计量、微机操作、控制、变频调速四大部分。
设计内容
系统整体传动方案 电气控制方案 系统分析 保护系统 自动配煤系统 结论 致谢
一、系统整体传动方案
选煤厂的三种不同等级原煤分别堆放， PLC和变频器控制的 选煤厂的三种不同等级原煤分别堆放，由PLC和变频器控制的 三台抓煤机根据不同要求的精煤要求，分别按一定比例抓取原煤； 三台抓煤机根据不同要求的精煤要求，分别按一定比例抓取原煤； 配煤系统用核子秤进行计量； 配煤系统用核子秤进行计量； 上位机进行配料自动控制，建立配料模型，统计打印； 上位机进行配料自动控制，建立配料模型，统计打印； 下位机采用PLC进行电机、皮带顺序控制、料流计量、圆盘速 下位机采用PLC进行电机、皮带顺序控制、料流计量、 PLC进行电机 度的控制； 度的控制； 最终由三条调速称重传送带统一送到主皮带上， 最终由三条调速称重传送带统一送到主皮带上，再由主皮带送 往煤仓混合。 往煤仓混合。
报警器
延时继电器 限位传感器 给煤机 集中控制器
控制柜
图5 保护系统图
返回
五、自动配煤系统
给煤机的组成及工作原理 给煤机控制系统 给煤机工作方式
返回
1、给煤机的组成及工作原理
给煤机的组成
给煤机主要包括给煤机本体、传动部分、各种安全保护装置、 给煤机主要包括给煤机本体、传动部分、各种安全保护装置、测速 装置及称重传感器等。 装置及称重传感器等。
返回
2）自动调节过程 通过在皮带下直接安装的核子秤， 通过在皮带下直接安装的核子秤，实时取得各种给煤流量反馈值 的电压信号，经变送器放大转换后，送至可编程控制器的A/D转换接口， A/D转换接口 的电压信号，经变送器放大转换后，送至可编程控制器的A/D转换接口， 经采样后，与上位机设定的各种配煤给定值进行比较， 经采样后，与上位机设定的各种配煤给定值进行比较，然后进行调节 运算，其控制量经D/A转换接口送至变频调速器， D/A转换接口送至变频调速器 运算，其控制量经D/A转换接口送至变频调速器，以此来改变变频器的 输出值，从而改变圆盘给煤机的转速，调整给煤量， 输出值，从而改变圆盘给煤机的转速，调整给煤量，使之与设定值相 完成自动配煤过程，下煤量设定值的大小决定了圆盘转速， 等，完成自动配煤过程，下煤量设定值的大小决定了圆盘转速，圆盘 转速与下煤量成正比。控制系统原理图如图4所示： 转速与下煤量成正比。控制系统原理图如图4所示：
返回
3、上位机功能
各种配煤操作界面、数据显示及打印管理， 1） 各种配煤操作界面、数据显示及打印管理，可方便的在上位机 上进行各种数据的修改操作，运行数据的图形显示及打印各种报表; 上进行各种数据的修改操作，运行数据的图形显示及打印各种报表; 通过网卡与控制部分的配料模块和开关量控制模块相联， 2） 通过网卡与控制部分的配料模块和开关量控制模块相联，能够 下载计量、控制、系统参数，以及核子秤命令、精度测试命令等， 下载计量、控制、系统参数，以及核子秤命令、精度测试命令等，同时 能够上传各模块当前状态和参数。 能够上传各模块当前状态和参数。
电子配料皮 带秤
预产量
给定流量 调节器 实际流量 变频器 圆 盘给料机 控制仪器
累积值 上位机
累积值、流量
返回
图4
控制系统原理图
四、保护系统
1、当系统各测量单元出现故障时（出现空仓或圆盘给料机堵料而无法 当系统各测量单元出现故障时（ 下料），主画面将以警示色提醒用户，同时出现声音报警。 ），主画面将以警示色提醒用户 下料），主画面将以警示色提醒用户，同时出现声音报警。 2、各原煤仓设置低位传感器，当煤位下降到传感器所设低位时，延时 各原煤仓设置低位传感器，当煤位下降到传感器所设低位时， 5s，给煤机停止。 如图5所示： 5s，给煤机停止。 如图5所示： 3、各皮带输送机都装设综合保护装置，当皮带输送机发生堆煤等情况 各皮带输送机都装设综合保护装置， 保护器报警或停机，给煤机停止。 时，保护器报警或停机，给煤机停止。 4、混合煤仓设置高位传感器，可实现高位报警。 混合煤仓设置高位传感器，可实现高位报警。 5、混合煤仓设置低位传感器，当系统收到低位信号后，三台电机直接 混合煤仓设置低位传感器，当系统收到低位信号后， 进入工频供煤。 进入工频供煤。
4、控制原理
1） 配比控制 由于给煤量的大小取决于多种工艺参数和检测结果， 由于给煤量的大小取决于多种工艺参数和检测结果，所以给煤任 务来自于上位机的配比计算，根据配煤总量和各种煤所占的比例， 务来自于上位机的配比计算，根据配煤总量和各种煤所占的比例，及所 含有的水份等参数，结合实际要求，输入各种煤的成份， 含有的水份等参数，结合实际要求，输入各种煤的成份，检验结果等信 制定配煤方案，下达配煤命令。 息，制定配煤方案，下达配煤命令。
给煤机工作原理
在配煤过程中，给煤机接受来自上部料仓的原煤，通过皮带输送机 在配煤过程中，给煤机接受来自上部料仓的原煤， 向下一级运输设备进行输送； 向下一级运输设备进行输送； 输送皮带下的核子称将煤炭的重量实时传送给称重传感器， 输送皮带下的核子称将煤炭的重量实时传送给称重传感器，再送入 给煤机控制仪表； 给煤机控制仪表； 测速传感器实时测量皮带速度， 测速传感器实时测量皮带速度，该速度脉冲输出频率正比于皮带速 同时送入仪表。速度信号和重量信号送入控制仪表进行运算处理， 度，同时送入仪表。速度信号和重量信号送入控制仪表进行运算处理， 得出给煤的累计重量。仪表将煤的瞬时流量与设定值进行比较并通过PI 得出给煤的累计重量。仪表将煤的瞬时流量与设定值进行比较并通过PI 调节，送到变频器来改变给煤机的驱动速度， 调节，送到变频器来改变给煤机的驱动速度，使给煤流量随给定要求而 发生变化，接近并保持所设定的给煤流量，从而实现定量给煤的目的。 发生变化，接近并保持所设定的给煤流量，从而实现定量给煤的目的。
料仓
测速传感器
称重传感器
变送器 变频器
可编程控制器
上位机
返回
图3 工作流程图
2、系统的控制功能
实现各配煤机的启动和停止;配煤流量的瞬时、累计流量的计量; 实现各配煤机的启动和停止;配煤流量的瞬时、累计流量的计量;圆盘 速度的自动控制,实现配料自动控制。 速度的自动控制,实现配料自动控制。 控制部分是由开关量控制模块和配料控制模块组成，各模块功能如下: 控制部分是由开关量控制模块和配料控制模块组成，各模块功能如下: 1）开关量输入模块 该模块能实现系统总流量、配比、水分的选择， 该模块能实现系统总流量、配比、水分的选择，各种皮带启停信号的 输入和配料模块启停信号输出，控制信号及大屏显示接口， 输入和配料模块启停信号输出，控制信号及大屏显示接口，连锁及配料 控制和上位机的通讯，并留有备用选择器。 控制和上位机的通讯，并留有备用选择器。 2） 配料控制模块 配料控制模块能实现信号的采集、 配料控制模块能实现信号的采集、计算并与给定流量比较将误差量 按照控制算法进行计算，转换成模拟量信号，发送给变频调速器，调节 按照控制算法进行计算，转换成模拟量信号，发送给变频调速器， 电机转速从而改变当前下料量，确保精度。 电机转速从而改变当前下料量，确保精度。