PLC控制技術在洗煤廠的應用探討

摘 要：洗煤廠的生產(chǎn)運營水平直接關系著煤礦產(chǎn)量，而我國很多地區(qū)的洗煤廠生產(chǎn)工藝比較落后，生產(chǎn)效率不高，并且存在著嚴重的浪費問題，為了進一步提高洗煤廠的自動化程度，應積極推動PLC控制技術在洗煤生產(chǎn)工藝中的應用，充分發(fā)揮PLC控制技術的應用優(yōu)勢，加大對洗煤廠應用PLC控制技術的分析和研究，優(yōu)化和改進洗煤生產(chǎn)工藝，不斷提高洗煤廠的經(jīng)濟效益。文章簡要介紹了PLC控制技術，分析了洗煤廠實例概況，闡述了PLC控制技術在洗煤廠中的應用，以供參考。

關鍵詞：PLC控制技術；洗煤廠；應用

從上世紀八十年代，中國經(jīng)濟快速崛起，煤炭作為一種重要的能源發(fā)揮了不可替代的作用，雖然我國煤炭儲量豐富，但是缺少大型的高效、優(yōu)質(zhì)洗煤廠，很多地區(qū)的中小型洗煤廠生產(chǎn)質(zhì)量低、生產(chǎn)設備不配套、選煤模式不科學，嚴重影響了我國洗煤產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為了徹底改變這一局面，應加大洗煤廠的技術革新和轉(zhuǎn)型升級，積極運用PLC控制技術，提高洗煤生產(chǎn)工藝的自動化控制水平，創(chuàng)新控制管理模式，不斷提高我國的煤炭產(chǎn)量。

1 PLC控制技術概述

PLC是一種重要的可編程存儲器，其內(nèi)部微處理器中存儲有應用程序，可以執(zhí)行算術操作、計數(shù)、定時、順序控制、邏輯運算等指令，并且根據(jù)模擬或者數(shù)字信號有效控制不同生產(chǎn)過程。PLC控制器主要包括擴展接口電源、通信接口、輸出單元、輸入單元、存儲器、CPU中央處理器等模塊[1]，通信接口主要用于連接外部設備或者上位計算機，輸出/輸入單元是CPU和現(xiàn)場設備之間的輸入/輸出接口電路，CPU是整個PLC控制器的核心部分。

2 洗煤廠實例概況

某礦選煤廠建立于2001年，年計劃洗煤產(chǎn)量約120萬噸，受到市場發(fā)展的影響，投入運營以后的初期，該洗煤廠由傳統(tǒng)的半入洗模式轉(zhuǎn)換為全入洗模式，有效地提高了煤泥產(chǎn)量。2004年，該洗煤廠增設了兩臺壓濾機，用于回收粗煤泥，經(jīng)過設計改造實現(xiàn)了洗煤生產(chǎn)的洗水閉路循環(huán)。隨著煤炭需求量的大幅度上漲和洗煤生產(chǎn)工藝的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的洗選生產(chǎn)工藝和洗煤能力已經(jīng)無法滿足市場需求。2007年，該洗煤廠積極改造升級，增設了浮游選煤和重介質(zhì)選煤工藝，0～5mm進行浮游選煤，0～13mm送入重介質(zhì)旋流器，年入洗能力提高到145萬噸[2]。該洗煤廠傳統(tǒng)的控制設計模式比較落后，在實際生產(chǎn)運營過程中經(jīng)常發(fā)生各種故障，管理維護比較困難，生產(chǎn)工藝有很大一部分提升的空間。由于洗煤生產(chǎn)工藝中各種機電設備布置比較分散，各個運行流程需要連續(xù)進行，在電氣控制系統(tǒng)改造設計中應用PLC控制技術，可以有效提高洗煤廠電氣控制的自動化程度，并且操作控制簡單快捷，具有良好的人機交互界面，編程方便快捷，性能比較穩(wěn)定。

3 PLC控制技術在洗煤廠中的應用

3.1 系統(tǒng)配置

根據(jù)洗煤生產(chǎn)工藝要求，在設計PLC控制系統(tǒng)時，主要包括電源、模擬屏、控制臺、PLC等幾部分，并且增設六臺彩色顯示器，用于實時監(jiān)測洗煤生產(chǎn)狀態(tài)，實現(xiàn)工控機類型的PLC監(jiān)控系統(tǒng)，對洗煤生產(chǎn)工藝中的各種電氣設備進行有效監(jiān)控。

3.2 功能設置

結(jié)合洗煤生產(chǎn)工藝特點，PLC控制系統(tǒng)需要實現(xiàn)順序控制功能如逆煤流起車、順煤流停車，機械設備發(fā)生運行故障時不堵塞、不堆煤，洗煤生產(chǎn)過程中的設備急停、故障報警、狀態(tài)監(jiān)視等功能[3]，從而直觀、全面、實時地進行洗煤生產(chǎn)工藝各種設備的有效監(jiān)控，工作人員向上位機發(fā)送控制指令，利用PLC控制系統(tǒng)來控制洗煤廠的各個生產(chǎn)設備。

3.3 控制方式

在洗煤生產(chǎn)工藝現(xiàn)場和洗煤廠控制中心之間采用集中控制方式，利用一臺主計算機全面監(jiān)控整個洗煤生產(chǎn)工藝過程，工作人員在控制中心通過計算機進行控制管理操作，上位機可以獲取洗煤生產(chǎn)工藝各個流程的相關信息，有效提高了洗煤生產(chǎn)設備的運行效率，而且增加了靈活性。然而這種PLC集中控制模式也存在一定的缺點，一方面，利用一臺主計算機實現(xiàn)對于整個洗煤生產(chǎn)工藝的控制操作，若該主計算機出現(xiàn)運行故障，會直接影響整個洗煤生產(chǎn)工藝的正常運轉(zhuǎn)；另一方面，由于計算機軟件系統(tǒng)易受到各種因素的影響，其自身還存在一些漏洞，為了保障其安全、穩(wěn)定運行，必須定期進行升級維護，給洗煤廠又增加了一部分的支出費用。因此，洗煤廠在采用PLC集中控制模式的基礎上，應進一步進行設計改造，對洗煤生產(chǎn)工藝中的具體重介質(zhì)旋流分選工藝、粗煤泥回收工藝等采用PLC分布控制形式，利用集散型的控制方式，對于洗煤廠具體生產(chǎn)工藝進行分散控制，由計算機控制系統(tǒng)分站、可編程控制器、上位機等構成的局域網(wǎng)來控制、處理和收集洗煤生產(chǎn)工藝的分布式數(shù)據(jù)，然后利用PLC集中控制系統(tǒng)的上位機來監(jiān)控各個分散控制模塊，利用這些分散控制模塊來控制整個洗煤生產(chǎn)流程，通過PLC控制系統(tǒng)上位機進行信息反饋，實現(xiàn)實時的監(jiān)控和調(diào)整管理。

3.4 抗干擾設置

（1）接地設置。為了提高洗煤生產(chǎn)PLC控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，對PLC控制系統(tǒng)中的各種電氣設備進行接地設置，對于PLC主機必須單獨進行接地設置，結(jié)合生產(chǎn)廠家的相關說明要求，合理設置接地裝置具體參數(shù)，并且將動力系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)連接起來，按照標準的規(guī)程標準，優(yōu)化接地電阻設計，使接地系統(tǒng)和備用芯線、連接電纜外皮、PLC控制設備外殼等連接起來共同組成一個回路。

（2）耦合電壓吸收或者抑制。對洗煤廠PLC控制系統(tǒng)中繼電器輸出進行接地，浪涌吸收回路和繼電器相連接，有效降低繼電器的人為誤操作，并且由于PLC控制系統(tǒng)的模擬信號相對較弱，使得洗煤生產(chǎn)工藝的分布參數(shù)較大，需要設置較長的傳輸線路，導致洗煤生產(chǎn)工藝的干擾迭加信號越來越大，而有用模擬信號不斷縮減，所以對洗煤生產(chǎn)工藝PLC控制系統(tǒng)信號源浮地設置屏蔽線接收端，做好接地處理，連接直流地和屏蔽線接收端，嚴禁連接交流地[4]。對于洗煤廠生產(chǎn)工藝進行多點接地，電路線路之間會有電位差，如果屏蔽層兩點之間有噪聲電流流過，若連接交流地，會影響干擾防護效果，因此將輸入端和交流地懸浮電壓進行連接，最大程度地降低洗煤生產(chǎn)工藝PLC控制系統(tǒng)的干擾影響。

（3）電源隔離。結(jié)合交流電源要求，針對PLC裝置電源，消除工頻干擾，由于單層靜電屏蔽層對于工頻干擾的防護效果較差，因此應采用雙層屏蔽線路來保護交流電源設備，在條件允許的情況下，也可以對交流電源設置三層屏蔽隔離層，能夠有效抑制PLC控制系統(tǒng)的共模干擾信號，從而提高其穩(wěn)定性和可靠性。

（4）布線抗干擾設置。洗煤廠PLC控制系統(tǒng)線路在敷設過程中，應結(jié)合模擬量開關量和信號線，盡量分開進行布線，結(jié)合洗煤廠的具體情況，根據(jù)信號電流和電壓大小，適當調(diào)節(jié)PLC控制線路之間的間距，分散設置干擾抑制器，減少PLC控制系統(tǒng)各個電氣回路之間的相互干擾，保障洗煤生產(chǎn)的安全運行。

4 結(jié)束語

煤礦行業(yè)是推動我國經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，選煤是煤炭生產(chǎn)運營的關鍵環(huán)節(jié)，在節(jié)能減排的大背景下，選煤廠想要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須提高洗煤生產(chǎn)工藝的自動化，結(jié)合洗煤廠的具體情況，通過運用PLC控制技術，優(yōu)化PLC控制系統(tǒng)設計，合理設置各個環(huán)節(jié)，降低人為操作控制失誤率，節(jié)約大量煤炭能源，提高洗煤廠的社會效益和經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]李江濤.PLC控制系統(tǒng)在洗煤廠中的應用[J].福建電腦，2003，3：32-34.

[2]徐康.PLC在選煤廠中的應用[D].山東大學，2012.

[3]張俊杰，郭紅燕，周長璽.PLC控制技術在古漢山礦洗煤廠的應用[J].中州煤炭，2009，07：19-20+22.

[4]王峰，李占博.PLC控制系統(tǒng)在選煤廠的應用探討[J].科技創(chuàng)新與應用，2014，28：107.