煤炭洗選工藝存在的問題及智能化洗選方案

余遠福

摘要：為了改善煤炭洗選系統自動化、智能化程度不高，故障頻繁等問題，通過優化設計過去應用的煤炭洗選系統，提高其自動化與智能化水平，改善勞動環境，控制和減少勞動力強度。基于PLC技術為前提下，數據傳輸模式利用TCP/IP通信、CAN總線通信來完成，能夠更加自動化的控制煤炭洗選系統，也能夠實現現場操作箱、顯示操作終端、操作站三種控制模式，使得控制精度也大幅提升。

關鍵詞：煤炭洗選工藝;問題;智能化洗選;優化設計

當前在煤炭洗選系統方面主要存在的問題體現在：a） 集成化程度不高，洗選流程不同部分，獨立設計控制開關與供電線路，進而影響煤炭洗選工作的協調性，故障排查時間消耗較長，人力投入大，不利于集中管理。b） 較高的維修成本。由于不同廠家的洗選設備，在型號與參數上并不統一，設備進行升級難度較大，需要較高的成本投入，同時設備升級之后，設備越發龐雜，極大地增加了運營成本。c） 設備和PLC系統軟件缺乏良好的兼容性。

由于應用不同廠家PLC，設備軟件難以實現重復利用，導致設計與維護成本大幅增加，為使這些問題得到更好的解決，相關研究人員也不斷擴大此方面的研究工作，如運用PLC+IFIX 組態軟件，來實施模塊化、功能化設計，確保洗選系統自動化與可視化，并進行工業試驗。同時，基于S7-300西門子PLC 與WinCC組態軟件為前提，通過ZigBee、Profibus總線通信為手段，優化設計洗煤控制系統，使得洗煤系統穩定性大幅增強。但以上這些主要針對洗選系統中PLC 控制系統方面的研究，在系統控制模式及其精度方面研究相對不足。為此結合煤炭齊選系統，有效結合PLC控制技術、TCP/IP通信技術與CAN通信技術進行煤炭洗洗智能化自動控制系統優化設計，使煤炭洗選系統實現了多樣化控制模式，設備控制精度也大幅提高。

1 洗選工藝分析

煤炭洗選包括破碎、分級、洗煤、選煤等步驟。粒徑小于750mm 的原煤經1#帶式輸送機輸送至一次篩分設備進行破碎，條型篩上的煤炭經對輥式破碎機破碎、圓筒洗礦機洗煤、重型振動篩篩分，位于振動篩上部的煤炭進入大料原料倉并裝運至火車車皮;位于振動篩下部的煤炭經圓錐破碎機破碎后進入小料堆場。位于一次篩分條型篩下部的煤炭經螺旋洗礦機洗煤后，3#帶式輸送機將位于篩上的煤炭置于細碎處理流程;位于一次篩分條型篩下部的煤炭由 5#，8#帶式輸送機直接運入小料堆場。破碎、輸送、篩分、洗煤4個步驟構成完整的煤炭洗選工藝流程。

2系統設計

管理層以及控制層還有設備操作層是煤炭洗智能化與自動化控制的幾個主要層面，設備操作層設置為第一層，主要有電器設備相應的測量元件和儀表，配電系統以及現場操作箱等共同組成。測量元件以及檢測儀表，把洗選系統經傳感器采集的相關數據向第二控制層進行傳輸，操作指令又現場操作箱發出之后到第二層。第1、2、3層電器元件和設備供電有配電系統來完成。控制層為第二層，主要有顯示操作終端和PLC智能控制系統所組成，最為核心的組成部分是PLC智能控制系統，不僅能夠對操作終端的控制指令直接接收，還能對第一層傳感數據信息進行采集，指令有現場操作箱所控制，洗選機電設備受其直接控制。第三層為管理層主要包括不間斷的電源和操作站，同時還包括TCP/IP通信模式的信息傳輸（PLC智能控制系統）以及操作站，以進行控制指令發送，通過設計該系統，在控制煤炭洗選設備過程當中，可利用現場操作箱顯示操作終端以及操作站來完成。

3 硬件設計

通過系統設計不能發現，速度傳感器、雷達料位計、PLC、信號隔離器、變頻器、電動機軸編碼器等是其主要的硬件組成，還有各種電器開關元件、料位開關接近開關以及光電開關，通過連接電氣之后，共同組成自動化控制的煤炭洗選系統硬件部分。

4 軟件設計

4.1 PLC 程序設計

在ABSLC500-05PLC當中，基于CoDeSys軟件平臺運用ST語言編寫洗選系統軟件程序功能，結合洗選控制系統完成功能，對開關量采集的輸入點進行統計，對輸入點進行模擬，達到邏輯控制良好效果，對對應功能開關量輸入點有效控制。模擬量通過PLC進行處理過程當中，應當對電壓（0-10V）輸入信號以及（4-20mA）電流輸出信號進行科學區分。顯示操作終端和PLC應當構建CAN通信連接，運用CAN2.0B29位擴展幀，250kb/s的波特率，CAN通信主站主要為PLC，CAN通信分站即是顯示操作終端，0X99為分站號地址，同時TxPDO/RxPDO通訊進行構建，8字節傳輸數據連接各條CAN通信。顯示操作終端和PLC均是自定義的CAN通信協議。通過CAN總線實現洗選系統和PLC人機界面數據交互，對人機界面平臺分站號地址進行設置，主要為0X89。第三層管理層還可以和PLC經過TCP/IP通信連接設置成操作站，對于操作站端口號以及IP地址進行獲取。在PLC前提下，針對洗選系統進行故障報警，系統有故障出現時，聲光報警裝置通過PLC進行驅動，故障內容便可顯示在人機界面上，出的相應方法進行提示，使故障停機的時間有效縮短。

4.2 人機界面設計

在King SCADA軟件基礎上編寫的智能化煤炭洗選控制系統人機界面，多個畫面所組成，洗選系統運行過程當中通過CAN總線方式的PLC，在人機界面上傳輸相應的數據，通過King SCADA進行動畫設計，對洗選過程動態的進行顯示，而且基于人機界面基礎上，能夠對相應的控制指令進行發出，如急停閉鎖或者啟動等。

5 結語

設計并實現的煤炭洗選系統智能化自動控制優化方案，利用TCP/IP、CAN 通信建立洗選系統3層架構的數據傳輸模式，以層2的PLC智能控制系統為中央核心控制單元，在邏輯控制煤炭洗選設備的同時，將其運行中的全部數據、參數傳送至人機界面，實現對洗選系統的動態監視和遠程控制，極大地改善了煤炭洗選工人的勞動環境，降低了勞動強度，有較好的經濟價值和社會價值，實現了優化設計的目標。

參考文獻

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