PLC在选煤厂集控系统中的应用

第33卷第5期　　　　　　　　　　　　煤矿安全　　　　　　　　　　　　　2002年5月

·新技术·新工艺·

文章编号:1003-496X(2002)05-0036-03

PLC在选煤厂集控系统中的应用

卢文海,刘正国

(中国矿业大学,江苏徐州221008)

摘　要:本文主要对可编程控制器在选煤厂中的应用做了一些探讨,着重介绍了PLC的特点、选煤厂集控的要求,并且结合某选煤厂介绍了选煤厂集控系统的实现。关键词:PLC;选煤厂;集控系统

中图分类号:TD679　　　文献标识码:B　　自从1969年美国数字设备公司(DEC)研制出第一台PLC以后,由于它的简单易懂、高可靠性、通用性等优点,迅速在世界各国许多行业中得到应用。可编程控制器(ProgrammableController简称PC)是将逻辑运算、顺序控制、时序、计数以及算术运算等控制程序用一串指令形式存放在存储器中,然后根据存储的控制内容,经过模拟、数字等输入/输出部件,对生产设备和生产过程进行控制的装置。

1　可编程控制器的主要特点及其基本结构1.1　可编程控制器的主要特点

(1)高可靠性。由于工业生产过程是昼夜连续的,一般的生产装置要几个月,甚至几年才大修一次,所以控制器的高可靠性尤为重要。

(2)丰富的I/O接口模块。PLC针对不同的现场信号有不同的模块与之配套,例如:针对开关量,有开关量输入/输出模块,针对模拟量有模拟量输入/输出模块。

(3)采用模块化结构。由于PLC的硬件结构全部采用模块化结构,所以可以根据工业现场的控制要求和规模任意组合搭配,另外,安装起来也比较简单。

(4)编程简单易学。PLC编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图进行,主要由人们熟悉的常开触点、常闭触点和线圈、计时、计数等符号组成,因此,很容易被一般工程技术人员理解和掌握。·36·图1　可编程控制器的基本结构

(5)便于实现网络化。由于各品牌的PLC都有相应的通信模块,因此PLC之间以及PLC与上位机之间的联网很容易实现。(6)系统设计、调试周期短。由于系统硬件的设计仅仅是依据对象的要求配置适当的模块,因此大大地简化了系统的硬件设计工作,从而缩短了整个系统的设计、调试周期。1.2　可编程控制器的基本结构

PLC的基本组成部分包括:CPU、存储器和输入/输出系统三部分。

如图1所示,CPU是PLC的核心,其作用类似于人的大脑,能够识别用户按照特定的格式输入的各种指令,并按照指令的规定,根据当前的现场I/O信号的状态,发出相应的控制指令,完成预定的控制任务;存储器,用于存储系统程度和用户程序;输入/输出系统是过程状态与参数输入到PLC以及PLC实现控制时,控制信号输出的通道。

第33卷第5期　　　　　　　　　　　　煤2　选煤厂生产工艺对集控的要求

矿安全　　　　　　　　　　　　　2002年5月

上位机采用专用的工业控制机,通过MB+与PLC以1Mb/s速率进行通信,实现对各分站的管理,数据的采集、处理并且运行监控软件,通过上微机的大屏幕显示器显示动态图形,以便于操作人员实时掌握全厂设备的运转情况。使用触摸屏显示器作为人机接口,可方便地实现对控制系统的操作。该系统共采用两台上位机,一台在运行时作为显示监视画面、操作用,另一台作为备用机和编程器用。

PLC与I/O模块均采用美国MODICON公司的QUANTUM系列,它是近年来推出的在984基础上改进的产品。PLC通过可选模块实现与各分站的通信,每个分站I/O模块分为开关量输入/输出模块和模拟量输入/输出模块。所有模块均有故障报警显示,便于查找故障,允许热插拔。由于需要对选煤厂煤仓的仓位、介质桶的液位、介质的浓度、原煤和产品煤数量以及灰分等工艺参数进行检测,所以我们采用了模拟量输入模块,把这些模拟量信号转化为标准的4～20mA电流信号,然后经模拟量输入模块及通信模块进入计算机系统,由工控机进行处理。这样,操作人员在集控室就可以实时了解各模拟量信号,并且可以把一些重要数据打印出来。每块模拟量输入模块的全部通道更新时间为5ms。4　控制系统的功能

(1)控制功能。根据选煤厂设备顺序控制的基本原则———逆煤流起车,顺煤流停车,实现了设备的顺序控制;根据选煤厂的设备关系闭锁图,实现了各设备之间的闭锁;实现了手动/自动转换:正常情况下,全部自动起停车,在某台设备出现故障时或者检修时,转到手动方式,脱离控制系统,进行维修或检修。在出现紧急情况时,例如,某台设备出现故障时,可以使用现场急停按钮或集控室触摸屏上的急停按钮,实现急停功能,避免事故的发生。

(2)联络信号。①预告信号:在启动前,集控系统能发出预告信号,提醒现场操作人员回到自己的工作岗位,靠近设备的人员远离即将开车的设备,同样,停车前也能发出停车预告的信号。②

选煤厂集控是对选煤系统中有联系的生产机械按照指定的程序在集中控制室内进行启动、停止或事故处理的控制。选煤厂生产的特点是设备台数多,拖动方式简单。因此,适宜采用分布式控制系统。由于各设备比较分散,因此应建立一套信号系统,以便在生产时,方便地传达一些生产信号,例如起停车信号、检修信号等。选煤厂生产连续性强,一般均为连续生产,不能单独开某台设备进行生产,工艺过程中的任何设备的突然停车,都会造成堆煤、压设备、跑煤和跑水等现象,引起事故范围的扩大。因此,选煤厂设备的启动、停止必须严格按照顺序进行,各设备之间必须有严格闭锁关系。同时,系统应能方便地实现手动、单机、集控方式的转换,以防在某台设备出现故障时,影响生产的正常进行;并且进行正常的检修时,也需要把控制方式转换为手动方式,与控制系统脱离关系,单独进行。3　硬件配置

某选煤厂是一座年生产能力为150万t的矿井选煤厂,生产工艺主要包括筛选、水洗、浓缩、压滤四部分,并形成了较为完善的产品储、装、运系统。电器设备一百多台,工艺流程较为完善,适于顺序控制,为此,我们采用了可编程控制器与上位机相配合组成了选煤厂计算机监控系统,实现了选煤厂的自动化。

根据这个选煤厂的情况,我们采用的是一个分布式控制系统,主要由上位机、可编程控制器和I/O分站数据采集三部分组成,构成了工业过程控制微机局域网。其结构如图2所示。

图2　选煤厂集控系统的硬件配置图

事故报警信号:当系统中某台设备故障时,集控系统能及时检测到并作出相应的反映。

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文章编号:1003-496X(2002)05-0038-02

机制成品炮泥

在煤矿生产中的应用

张连福,徐　坤,李汉平,周学斌

(淮北矿业集团公司桃园煤矿,安徽淮北234116)

摘　要:文章介绍了粘土炮泥的作用及机械化生产工艺,并对矿井使用机制炮泥后的安全效果和经济效益进行了分析。

关键词:机制炮泥;生产;应用

中图分类号:TD829.9　　　文献标识码:B

不仅给安全生产带来威胁,而且火工品消耗居高不下。为此,桃园矿投入技术力量,研制出WPN

-A型炮泥机,成批量生产粘土炮泥。使用该种炮泥能够有效地提高爆破效果和爆破的安全性能,大大地降低工人的劳动强度,节约爆破材料,效益非常显著。

2　炮泥机研制及炮泥生产工艺

2.1　炮泥机的结构特征和技术参数

炮泥机主要由:电机、皮带传动装置、蜗轮减速机、蜗杆、绞笼、漏斗、气缸和切刀等八部分组成,见图1。厂生产的监督管理。

(5)管理功能。在上位机上做了全厂主要参数的实时显示、历史数据的存储以及全厂的生产报表,操作员可以进行查询、打印操作,极大地方便了领导对整个生产情况的了解,为更好地管理全厂提供了第一手资料。

　　作者简介:卢文海(1975-),男,助教,1997年毕业于东南大学,现在中国矿业大学高科技应用研究所工作,主要从事选煤厂集控自动化的改造工作。

(收稿日期:2001-09-03;责任编辑:金丽华)

1　概　述

目前,煤矿井巷施工和煤炭回采的主要方法和先行工序仍然为钻眼爆破。《煤矿安全规程》规定,井下放炮时炮眼必须用炮泥封实,且长度符合

相应规定。长期以来,井下采掘工作面放炮作业所使用的炮泥,都是手工制作的,随着煤矿生产的发展,这种原始的生产方式已显示出井下生产环节增加、劳动量加大、效率低、炮泥尺寸不规范等诸多缺陷。

桃园矿主要开采5、7、8、10四个可采煤层,回采工艺均为炮采。井下放炮作业点多,次数频繁,　　(3)动态图形显示功能。动态图形包括全厂设备的起停控制画面,全厂设备的起停画面,各分系统设备的起停控制画面,各分系统设备的起停画面;一些参数例如仓位计、液位计、密度计等测定量的数值显示及动态的画面显示;还有报警信号(包括闪烁报警和声音报警)等。以上的画面都可以在工控机的大屏幕上显示,操作员在集控室就可以完成全厂设备的起停操作、运行监控等所有的控制操作。

(4)网络功能。通过MB+可方便地实现上位机与PLC、PLC与各分站的联网,构成了工业过程控制微机局域网,可以很方便监视该厂的实时生产情况、查询历史数据等,方便了局矿领导对选煤·38·