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；设计开发
引言：
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 洗选煤生产工艺和控制系统组成
传统的洗选煤设备的自动控制系统由电振给煤机、煤矿储煤仓、带式分级传送机、主带式输送机、给煤机、煤坑及双系统翻车机组成。 给煤机是由煤层挡板电机和双系统翻车机控制的，将待洗选煤炭送入主输送机后，再由主输送机将煤炭送入洗选设备。 洗选好的煤由带式分级传送机分别输送到相应的煤仓，最后，洗煤厂调度会将原煤仓中的煤通过配煤总输送机和电振给煤机协同将煤按照需求配送。
2 系统控制需求
2.1 原煤系统
（1）起停控制
起停控制分为启动和停车2部分。在原煤洗选过程中，一般将启动延迟时间设定为4~6s之间，目的是为了避免在洗选环节或者传送环节由于设备带有负荷，造成电机不能启动或超负荷启动，以防设备间的煤流逆运行而施加给设备各电机的连锁控制方式。此外，在输送煤设备运行过程中，起停控制还能通过安设在设备上的跑偏监测装置监视皮带跑偏度，一旦出现20°的跑偏，起停控制就会让设备停车，并发出声光报警。安设在起停控制系统中的声光报警设备会将当前设备运行情况显示出来，并记录整个煤传输过程； 停车控制在一般情况下都要设定间隔停车时间，目的是为了在顺煤流方向上的皮带或者其他传送设备上留残余煤渣，即保证输送设备上不残留煤，一般设定为4s，6s，4s停车。
（2）原煤输送系统
原煤输送系统通过主带式输送机控制3个目标煤仓的储煤输送机，并发出相应指令控制3个设备运行。每个带式输送机都对应着唯一的煤仓，同时每个煤仓也只有一个带式输送机运煤。调度人员需要根据现场情况来确定需要向哪个煤仓给煤，并发出信号使得对应的带式输送机启动，启动后的带式输送机驱动主输送机。皮带输送机正常运转后，调度系统选择相应的给煤机挡板，让煤坑的煤下流。
3 系统硬件设计
3.1 PLC系统的设计
在整个系统中，我们采用的是集中控制，这样便于管理。至于控制主机的选择，我们选用的控制器是具有远程拓展能力的。控制网络结构我们则是采取主站与分站相结合的方式，首先，我们为了保证程扫描控制器运行更好，为其设置了多个远程分站，其次在每个分站与主站之间都有主线进行连接，并且选用冗余能力的总线。同时在各个分站，我们以其为中心向外进行扩展，从而完成对整个过程的控制。这个过程我们分为原煤、洗选、中间储煤场、产品分装四部分，并且将这四个部分分别作为PLC的控制主站，分别进行工作。 为了保证整个工作过程不出意外，控制、报警预警工作更为完善，将整个控制系统分为主系统和扩展系统，分别负责现场的检测工作和控制主机进行数据通信的工作，这样整个控制系统更加完善和缜密。整个控制系统的核心并不是由一台机器负责完成的，而是由多台工控机进行操作，合作完成的。并且其中一台作为工程师站，负责全局控制，对数据进行逻辑编辑、修改和进行实时在线监控等，剩下的则是操作站，分别就监控、操作、输出报表、故障分析等功能一一进行分工；最后我们在其中选出一台作为通信站，进行数据交换，这一功能则是利用电缆与高压综合保护系统完成的。这样，可以保证整个控制系统的自动化更为高效安全。
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3.2 检测装置选型
我们所采用的检测装置是超生波料位传感器，它有着一体化的结构，他可以很好的检测出煤炭在储煤仓中的位置，最远可以检测到80米的料位，输出标准的4到 20 毫安的模拟信号，非常的方便和实用，同时它还有着报警装置，专门有两个继电器用来输出报警信号。
3.3 输送带跑偏检测装置
在输送带上，我们安装着QT型输送带强力自动调偏装置，当输送带跑偏后，这个装置可以自动将跑偏的输送带带回原先的轨道上。这个自动调偏装置的组成部分有传感滚筒、传感器、控制盒、电动机、减速装置、传感支架、旋转支架等。其中，传感滚筒由于进行了全方位的密封，像水淋、粉尘这些污染都不会将其损坏。并且整个自动调偏装置拥有很长的使用寿命和安全防护，可以使用相当长的时间，不用经常进行更换。
3.4 输送带打滑装置
输送带打滑的是由于辊筒与输送带的摩擦力不够造成的，具体原因有配重的重量不够，设计的输送带过长或者传送带护理不当等等。在解决输送带打滑的问题上，我们选择的是打滑速度检测器YHSJ-I，进行监控和控制。
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。
结束语：
在PL 控制系统，采用超声波料位传感器可以清楚明确的检测到储煤仓中的料位；采用输送带防跑偏装置，可以有效的提高整个系统的安全性，从可以提高了工作效率；采用 PLC 与接触器相结合的电气控制系统，使传统的继电器接触器中存在的许多漏洞与缺陷得到了有力地解决，是整个系统的抗干扰能力得到了全方位的提升，同时减少了故障的出现率，使工作过程得到了很好的保障。从整体来说，更加安全可靠，并且经济效益更好。
参考文献：
[1] 王亚伟. PLC技术在煤炭洗选设备中的应用[J]. 河南科技. 2012(14)
[2] 马飞仙. 基于PLC控制的选煤厂监控系统[J]. 煤. 2007(09)
[3] 杜志兰. PLC控制系统在煤炭洗选设备中的应用[J]. 科技视界. 2014(21)
论文作者:孙明福
论文发表刊物:《基层建设》2017年第31期
论文发表时间:2018/1/24
标签：控制系统论文; 设备论文; 输送带论文; 系统论文; 装置论文; 煤炭论文; 组件论文; 《基层建设》2017年第31期论文;