漳村礦選煤廠加壓過濾機自動控制系統

梁 婧，王志宇

(1.太原理工大學 學生處，山西 太原 030024； 2.太原理工大學 信息與計算機學院，山西 太原 030024)

0 引言

漳村礦選煤廠在選煤的加壓過濾階段配置了兩臺國產GPJ-120型加壓過濾機，可以基本滿足選煤廠的洗選要求，但是設備本身自動化程度低，容錯率低，穩定性差，對水資源的污染和浪費嚴重。本文通過對漳村煤礦選煤廠加壓過濾機自動控制系統的研究，設計了一套基于PLC的加壓過濾機自動控制系統。

1 加壓過濾機自動控制系統的結構

加壓過濾機自動控制系統包括數據獲取(傳感器信息采集)、執行裝置、數據庫(SQL)、控制單元(PLC)、人機組態界面(HMI)五個部分。五個部分相互配合完成浮選精煤的工藝過程。

(1) 數據獲?。含F場安裝的傳感器通過自身的功能，采集工藝過程中所必需的數據參量，并把采集到的數據通過一定的通訊協議反饋到控制單元中。

(2) 執行裝置：是整個系統的行動裝置?？刂茊卧ㄟ^讀取傳感器的數據，對現場情況進行具體分析和判斷，然后做出合理的執行方案，最后通過控制單元發布的命令，使執行裝置按照預定的執行方式進行動作，從而完成加壓過濾機的工作過程。

(3) 數據庫：是一種存儲機制，用來存放加壓過濾機自動控制系統在工作過程中所需的監測監控數據信息。

(4) 控制單元：是整個自動控制系統的大腦，控制單元通過對現場傳感器收集回來的工況信息進行分析，得出下一步的執行動作，并發出動作指令使得執行裝置完成預定動作。

(5) 人機組態界面：是用戶與控制系統的交流窗口，其作用就是進行任務的派送、信息的監控、工況的顯示等，從而實現用戶與現場的遠程互動。

2 加壓過濾機自動控制系統設計

2.1 系統硬件結構設計

系統硬件包括PLC控制器(AB-SLC5/04)、RSView32組態軟件(HMI)、 Rslinx lite通訊軟件、臺灣研華公司的IPC-610(IPC)工控機及配套顯示器?？刂葡到y控制硬件結構如圖1所示。

2.2 系統傳感器和執行裝置選型

(1) 壓力變送器：根據漳村洗煤廠的壓力控制范圍，選擇天津凱士達儀器儀表有限公司的PMC133系列IRIF2P6G1GF壓力變送器，足夠滿足加壓過濾機控制系統的正常工作，并且保證了系統工作的穩定性[1]。

(2) 物位變送器：加壓過濾機工作過程中需要監測物料的位置，其檢測環境對物位變送器的要求比較高，既要能防腐，還要做到長時間精密準確的測量，因此選擇DC 11TES-AD11B1BKL1的防腐性超聲波物位變送器。

圖1 加壓過濾機自動控制系統硬件結構

(3) 接近開關:選擇了歐姆龍自動化有限公司的E2E-X5F1-Z接近傳感器，能夠適應洗煤廠這種惡劣的工作環境。

(4) 執行元件：現場執行元件可分為以下三類：①電動機的執行；②執行元件閥門的動作；③自動控制系統的附屬執行配件。

2.3 系統軟件設計

在硬件結構確定的基礎上，根據現場情況分析和功能需要確定的軟件系統結構如圖2所示。其基本的過程原理為采用PID控制算法，在系統輸出誤差絕對值較大時系統采取飽和輸出工作方式, 這樣可以減小系統的時滯性[2-3]。

通過PID算法在加壓過濾機自動控制系統中的使用，使得加壓過濾機自動控制系統更加智能。最后對整個加壓過濾機系統進行了仿真調試，調試結果良好，為下一步試運行提供了堅實基礎。

3 加壓過濾機自動控制系統的實現

3.1 系統組態人機界面

本設計中控制器采用AB公司的大型PLC，為了能夠更好地配合PLC的運行，在選擇加壓過濾機組態軟件時采用RSView32組態軟件。

在設計人機界面的功能時，充分考慮到漳村礦選煤廠加壓過濾機的生產需要，配置了一個符合生產要求和監控要求的組態。要將GPJ-120型加壓過濾機的主機、輔機、管道系統、控制系統分別表示在組態軟件中，不僅要體現出部件的基本圖形，還要體現出控制部位的工作狀態[4]。同時，要把關鍵的信息如壓力、相對位置、周期、運轉次數等體現在組態界面上，方便操作員隨時查看，還要在界面上將加壓過濾機主要的操作控制鍵放置在顯眼易操作的位置[5]。

圖2 加壓過濾機自動控制系統軟件結構框圖

3.2 自動控制系統試運行

當確定了加壓過濾機能夠自動完成所有工序后，開始進行加壓過濾機的正式生產調試與運行。首次運行時，先由給料口少量均勻給入煤泥水，觀察加壓過濾機能否正常工作，過濾機內是否有異常撞擊聲響，高壓、低壓風機的聲音是否正常，閘板能否正常開合，液壓泵工作是否流暢，密封充放氣是否正常，排料口給出的精煤水分含量是否滿足生產要求等。若在試運行60個周期后，以上部分沒有出現異常，精煤的水含量也滿足生產要求，則開始按照設計產能給料，工作人員繼續進行上述觀察[6-7]。

若在設計產能的運行測試中設備沒有發現異常情況，產出精煤滿足生產要求，則可基本確定該加壓過濾機的自動化控制系統滿足設計要求。

4 結語

該系統在原有的兩臺GPJ-120型加壓過濾機的基礎上，選用了適合的傳感器與執行機構，設計了一套與之相配套的自動化控制算法，解決了加壓過濾機生產過程中工作穩定性差的問題，實現了加壓過濾過程的自動入料、廢水循環，穩定了產品質量，提高了精煤回收率，同時節省了水資源的使用，降低了成本，保護了環境。上位機監控避免了操作員長期停留在加壓過濾機生產現場，減少了員工所受到的噪聲污染，減少了現場看守的工作人員，綜合效益顯著提高。