摘要：一直以来煤炭行业都是我国经济能源的重要支柱，在社会经济快速发展的过程中，煤炭行业面临着自动化和信息化转型升级的发展现状。传统的以继电器控制的选煤系统在恶劣的环境中会出现各种安全问题，例如系统停机、皮带撕裂以及电机控制稳定性差等。因此，为了对选煤系统的运行状态进行实时监控。鉴于此，本文就基于PLC的选煤厂监控系统的研究与实现展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。
关键词：PLC控制系统；分级选煤；人机界面；实时监控
1.PLC概述
PLC即可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController)，随着计算机行业的不断推陈出新，它不仅仅局限在逻辑控制，还包括了数字运算，数字量智能控制、通讯监控等功能，PLC有很强的适应性，可以在复杂的工业和矿井环境中起到控制作用，在现代工业发展中有着举足轻重的地位。PLC由电源、CPU、I/O模块和通讯接口组成，其中CPU最为整个控制系统的核心负责信号的采集和处理，并进行编程操作执行，然后发出操作命令。通讯接口用于连接计算机上位机，进行编程软件和组态软件的下载。I/O模块起到连接作用连接外部设备与PLC，采集和接收外部设备的运行和反馈信号。相比其他控制设备，PLC具备以下特点:具备强大的稳定性和抗干扰能力。继电器和接触器一般性的电气设备，都是通过线圈来控制机械性的触点的闭合间接的控制设备的启停运行，这在实际工况中会产生很多客观影响因素，如触点无法闭合，线圈触点周围产生微小电弧等。PLC通过图软件设计弥补硬件的不足，外部少量硬件控制实现设备运行，最大化的降低了系统的故障率，保证了安全有效生产。
编程软件操作简单便于学习，容易接受。PLC支持梯形图的编程操作，梯形图中的电路符号和表达方式与硬件电路相似，因此只要有一定的硬件电路设计经验，就可以很容易掌握PLC的程序编辑。应用广泛，具备强大的兼容性和扩展能力。PLC中提供了定时器、计数器、数学运算、比较、数据转换等一系列的功能，优化了其他设备所不具备有的功能，可以模拟量和数字量的输入输出，通过I/O接口与设备进行连接。当现场的控制设备和现场工况有新的变动是，不需要对设备电路进行改变设计，只需要对PLC内部程序进行编写即可。PLC的外部线路连接相对简单，很大程度上缩减了电路设计和二次施工量。PLC通过内部程序控制替代了继电器的外部接线，不仅仅减少了电路设计和连接的工作量也大大的减少了现场施工的工作量。体积小，能耗低。PLC控制柜由于PLC自身的体积小，结构紧凑等原因，控制柜的体积也比原先继电器控制柜小的多，节省了空间。
2.选煤厂特点
杨家村煤泥烘干车间主体除尘设备采用LS型湿式水膜除尘器，自投产运行以来，烟气排放不能达到环保要求，具体表现为气温达到10℃以上时，烟气为黄灰色，起、停车过程或瞬时量较低时烟气发黑，我们前期对湿式除尘器进行了2次改造（在除尘器喷淋塔内加装1层喷水；增加喷水装置喷水嘴数量）效果均不理想，为此我们于2015年4月进行了本次改造。
3.系统整体设计方案
3.1系统工艺流程
为了合理设计选煤厂的控制系统，本文首先介绍了选煤的工艺流程以及相关的选煤设备。并在此基础上，提出了选煤的控制设计方案。一般而言，对选煤厂的控制系统进行设计时，需要考虑到矿区的煤质特征，了解不同煤质分选的难易程度，从而选择合适的选煤方法。根据煤粒的密度不同，可以对其进行分层选煤。实际中常采用重悬浮液和重液作为选煤介质对不同的煤粒进行分选。重悬浮液在一定较长时间内不能保持自身物理性质的物质成为不稳定物质，主要由水和固体粒子混合而成，放置后其中粒子会下沉，使得溶液密度上、下不均匀。重液是稳定介质，包括无机盐类和有机类两种溶液。但重液不易回收，其中一些具有毒性且价格过高，在工业中使用较少，一般应用在实验室中。重介质选煤法可代替手工捡矸石，具有较好的分选效果、较高的生产率。该方法的广泛使用，解放了体力劳动。采用部分重介选流程或者全部重介选，能够使得比较难选的煤提高精煤产率。重介质选煤法使用范围广，可代替人工作业，实现选煤自动化。且重介质选煤较其他选煤工艺适用性强，分选一些难选煤和极难选煤，可以提高精煤产率。中煤通过旋流器进行再次选洗后，煤的产量和质量均会得到进一步得到增产。采用重介质选煤和其他方法相比，具有选煤效率高、分辨率大、易于控制等特点。因此，能够广泛应用于各种机械设备对煤粒进行分级筛选。通常，重介质选煤可以按照煤粒大小将其分为四级，分别为:20mm、1～20mm、0.5～1mm以及0～0.5mm。选煤过程中首先将原煤进行破碎和初选。然后，按照不同的煤质情况，分别筛选块煤和精煤。同时将多余的煤矸石筛入矸石仓，并对部分块煤进行重新破碎筛选。选煤控制系统的工艺流程，如图1所示。
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图1选煤控制系统工艺流程图
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图2选煤控制网络设计
3.2选煤控制网络设计
本文设计的选煤厂控制系统网络以全厂集成自动化系统为核心要求，通过标准以太网建立了集中控制系统。该系统采用PC机组成上位机控制系统，承担了现实和监控任务；采用PLC作为控制单位，同时，PC与PLC之间利用光线连接，其控制网络拓扑图如图2所示。
瓦斯监控系统软件设计要求选煤厂瓦斯监控系统软件具备如下功能：（1）对风机控制分站、瓦斯传感器误报警和故障诊断具有自检功能。（2）当风机分站自主控制出现故障时，PLC200主站可以继续控制。（3）在线监测瓦斯浓度变化值，可对定义后的各监测点如瓦斯超限值、断电和复值进行在线修改。（4）可以通过不同的表格和曲线变化图显示现场瓦斯浓度变化情况，包括仓位不同、仓运情况等实时状态。（5）实时数据、统计数据的查询、报表统计功能。数据调用、查询功能齐全，可查询实时数据、历史数据、各种曲线、报警、断电以及操作记录，便于管理人员分析处理。（6）不同仓位下和不同监测点的瓦斯浓度变化情况可以通过不同颜色的变化曲线进行实时对比。（7）通过不同的声音、颜色和动态图表来体现多种报警形式。（8）组网功能。系统向外提供了统一的数据接口，便于联网和其它数据分析系统联。
结语
基于PLC的远程监控系统实现了异地监测和控制中心的数据交换，能异地读取自动化设备的实时工作信息，并且能向PLC传送控制系统传送令。该系统在污水泵站中的使用取得了很好的效果，但在具体操作过程中，存在很多要求，需要严格控制，而且还存在一些干扰问题未能得到很好地解决。随着自动化技术的快速发展，远程监控系统将会得到越来越广泛的应用。
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论文作者:韩梅
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/14
标签：选煤论文; 控制系统论文; 瓦斯论文; 监控系统论文; 系统论文; 选煤厂论文; 介质论文; 《基层建设》2019年第32期论文;