煤炭洗选设备中PLC控制系统的应用

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摘要：煤矿产煤质量的优劣与煤炭洗选设备有很大关系。基于传统洗选设备继电器控制系统的缺陷和不足，文章通过对煤炭洗选设备的工艺流程进行分析，提出了plc控制系统，根据系统需求对PLC控制系统的软硬件进行开发设计，希望可以实现煤矿企业自动化，提高生产效率。

关键词：煤炭；洗选设备；PLC控制系统；工艺流程；设计开发 文献标识码：A

中图分类号：TD928 文章编号：1009-2374（2016）20-0151-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.20.075

现在大多数煤矿单位在洗选煤过程中主要采用动力煤配煤技术，该技术较为普及。传统的洗选煤生产工艺中主要是应用继电器控制系统来进行的，该系统存在很多缺陷，本文主要是应用了一种新型控制系统，该新型控制系统为PLC可编程控制器，PLC通过自动化控制方式更新落后的传统电气操作方式，大大提高了工作效率。

1 洗选煤生产系统组成及工艺流程

传统洗选设备的组成主要有如下部分：翻车机、受煤坑、给煤机、转运输送机、储煤仓、振动给煤机等。其工艺流程如图1所示：待洗选的原煤首先通过给煤机输送至主煤机，再经过主煤机送入洗选设备进行洗选。其中给煤机是系统的关键，主要由煤层挡板电机及双系统翻车协同控制。从图1中可以看出转运输送机与储煤仓是一一对应的，洗选好的煤炭将通过转运输送机进一步输送到相应的储煤仓内，原仓内的煤炭由洗煤厂调度通过配煤总输送机和震动给煤机按照配煤的需求进行

输送。

2 系统控制要求

2.1 原煤系统

在原煤系统中主要是通过启停系统以及原煤运输系统这两部分来研究的。

2.1.1 启停控制。该控制系统分启动和停止两部分，在洗选原煤的时候为了避免设备带负荷工作而导致电机不正常启动现象，以及设备间的煤流逆运行给各电机的连锁控制施加作用力，通常需要设定一个4～6秒的延迟时间。此外，运输设备在工作过程中，通过在该设备上装备跑偏监测装置后，当皮带跑偏时该监测系统可以自动监测跑偏度，当跑偏度大于20°后，启停系统将会控制设备停车，并发出声光报警信号。

2.1.2 原煤运输系统。原煤输送系统主要是通过主带式输机送来控制煤仓的储煤输送机，煤仓与带式输送机都是一一对应的，所以在输送煤炭的过程中调度人员需要根据现场情况，发出指令启动对应的带式输送机，指定给几号煤仓运煤，并以此来驱动主输送机。随着皮带运输机逐渐进入正轨正常运转后，调度系统再进一步操作对应的给煤机挡板，使煤仓的煤下流。

2.2 煤仓高低位控制系统

高低位控制系统的主要原理是：高低位检测系统检测到高位置煤量时，向受煤机发出信号使其翻转，并关闭煤仓，同时再向主输送机发出停止信号，停止向该煤仓运煤。当高低位控制检测系统检测到低位置煤量时，对PLC控制系统发信号，关闭电振阀，使煤仓不再向其他输送系统供煤。当高低位控制系统完成对输送机的操作后还将反馈信号传输给调度，并完成煤仓的转换工作。

3 PLC系统硬件设计

3.1 PLC系统的设计

通过对洗选煤工艺流程进行研究分析，我们有针对性地选择了相应的程序结构及I/O参数，设计了相应的定时器与计数器，定义了数据区参数，确立了中间标注。当完成以上这些工作后，接下来才能进行程序的编译，编程完成及测试后制定了相关的控制系统说明书。为了使得整个系统更加完善缜密，针对控制系统专门开发了人机交互界面接口，这样管理人员及操作人员可以通过显示器查看程序。

3.2 检测装置

3.2.1 本文所采用的检测装置为一体化超声波位置传感器，该装置主要安装在储煤仓中其功能是检测和报警煤仓中煤的高低位，并通过两个继电器完成启停报警。此外，该传感器最远可以探测90m左右，输出5～15mA标准模拟信号，具有很高的实用性。

3.2.2 皮带输送机跑偏监测系统。文中所选用检测系统为YR系列煤矿专用皮带运输机跑偏检测装置，该跑偏检测装置的功能除了能够准确监测跑偏度外，还能够及时进行自动调整皮带。在该装置的组成部分中传感滚筒具有防水、不易污染、耐磨损、实用性强等优点，能够适应煤矿恶劣的工作环境。

3.2.3 输送带防打滑装置。该设计采用了型号为TUP-300的煤矿专业皮带输送机速度打滑检测装置，该装置具有以下两个功能：（1）可以在皮带工作时提前预设皮带传送速度；（2）当输送皮带跑偏后可以自动信号报警及煤仓煤料信号报警。

4 PLC控制系统的软件设计

4.1 PLC组成部分

PLC控制系统主要由三部分组成，基本组件、扩展组件及特殊组件。基本组件，可编程控制器类型不同其PLC系统组成也不一样，其主要有主流配置和箱体配置两种。主流配置主要构成部分为CPU、内存、I/O模板、编辑器、机架和电源等；拓展组件是在基本组件的基础上进一步加工制造以满足生产过程的一些需求。如增加扩展机箱机架等，增加系统I/O的点数；特殊组件，顾名思义特殊组件就是在控制过程中，满足一些特殊的需要。根据功能的不同特殊组件可以分为：高速计数器单元、模拟输入与输出单元、位置控制单元、温度检测单元等等。在设备运行过程中可以根据工艺需求进行选配，以进一步提高自动化程度。

4.2 设计方案

通过对洗选煤工艺流程的分析，我们在设计编程方案时，通过对每个控制对象进行研究，根据控制系统操作顺序和操作内容的不同，有针对性地定制了设计方案，并确定了有效控制方法和检测量方式。由于洗选煤工艺流程比较复杂，因此，我们按照控制功能和物理位置将系统进行分区处理，且配备PLC控制系统流程图，使得煤仓运输供煤洗选这一过程变得更加简单

明了。

4.3 编程

根据洗选设备工作流程的实际需求，因此在编程过程中，通过对存储单元和中间标志信号表分别进行了定义，同时划分了32M公共暂存区更加节省了系统内存。由于选取的控制系统为中型PLC，故此在编译时为了便于代码输入与分析，需要采用高级编程器进行操作。PLC控制系统采用的是梯形图语言开发，当程序梯形图设计完成以后，首先，需要对每个梯形图进行指令代码设计；其次，针对程序清单合理安排功能模块；最后，编程过程中对每个关键程序附注释，这样今后控制系统在升级和维护时候会更加便捷。

4.4 PLC控制系统测试

PLC控制系统的测试工作是整个程序设计过程中最为主要的部分，在测试过程中应该按照一定的流程顺序逐一测试，同时为了保证程序运行的精确性，在程序开发完后我们设计了专门的仪器仪表来实时监测PLC控制系统运行状况。在现场对PLC控制系统进行测试时，需要注意的前提条件是一定要隔离现场信号，防止影响设备正常运转。

5 结语

通过在PLC控制系统中采用超声波位传感器及输送带跑偏检测装置的有效应用，极大地提高了整个运行系统的安全可靠性，PLC可编程控制器与电气控制方式的结合，有效地解决了传统继电器控制系统中经常出现的故障高、抗干扰能力差的缺陷，极大地提升了煤矿洗选设备自动化程度，增加了企业的经济效益及社会效益。

参考文献

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[3] 路如旃，沈杨，方千山.基于Modbus通信的切石机控制系统[J].矿山机械，2008，（15）.