基于PLC的選煤廠(chǎng)商品煤動(dòng)態(tài)自動(dòng)定量裝車(chē)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

　　導(dǎo)語(yǔ)：提高裝車(chē)站裝煤效率是實(shí)現(xiàn)商品煤順利外運(yùn)，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。本期轉(zhuǎn)化果平臺(tái)推薦的《基于PLC的選煤廠(chǎng)商品煤動(dòng)態(tài)自動(dòng)定量裝車(chē)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用》，利用PLC自動(dòng)控制原理，編寫(xiě)自動(dòng)控制程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝車(chē)膠帶機(jī)、溜槽翻板電動(dòng)機(jī)集中自動(dòng)控制，系統(tǒng)能夠提前設(shè)定裝載量，交替連續(xù)動(dòng)態(tài)裝車(chē)，裝車(chē)過(guò)程中無(wú)需人為干預(yù)。該系統(tǒng)適用于無(wú)鐵路運(yùn)輸及無(wú)自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)，主要靠汽車(chē)運(yùn)輸且裝車(chē)量大、裝車(chē)準(zhǔn)確性要求較高的選煤廠(chǎng)商品煤動(dòng)態(tài)裝車(chē)運(yùn)輸場(chǎng)所，同時(shí)也可以用于其他運(yùn)輸計(jì)量場(chǎng)所。

　　一、項(xiàng)目背景

　　某煤礦選煤廠(chǎng)商品煤動(dòng)態(tài)裝車(chē)系統(tǒng)存在一下問(wèn)題：

　?、?裝車(chē)能力：1.4米膠帶機(jī)小時(shí)運(yùn)煤量1400t/h單車(chē)裝車(chē)時(shí)間1.5min-2min，最大裝車(chē)量由之前960車(chē)/天，選煤廠(chǎng)商品煤汽運(yùn)能力具備3.2萬(wàn)噸/天的外運(yùn)能力。

　　② 操作環(huán)境：裝車(chē)量全部靠人工通過(guò)目測(cè)汽車(chē)衡積算器顯示量控制，裝車(chē)過(guò)程對(duì)人工熟練程度依賴(lài)較高，欠裝及超裝現(xiàn)行明顯，且因人工操作，膠帶機(jī)運(yùn)煤量裝車(chē)效率低。

　?、?成本控制：現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)門(mén)雇傭裝載機(jī)進(jìn)行車(chē)輛補(bǔ)噸及超裝卸煤清理，年補(bǔ)噸費(fèi)用約120萬(wàn)元左右，裝車(chē)成本高。

　　二、研究?jī)?nèi)容

　　1.系統(tǒng)構(gòu)成

　　采用西門(mén)子小型模塊化PLC——西門(mén)子1214PLC開(kāi)發(fā)自動(dòng)定量控制系統(tǒng)，系統(tǒng)由控制計(jì)算機(jī)、PLC控制箱、汽車(chē)衡傳感器、翻板限位傳感器、電笛等構(gòu)成。

　　2.基本原理

　　利用PLC自動(dòng)控制原理，編寫(xiě)自動(dòng)控制程序，通過(guò)采集汽車(chē)衡稱(chēng)重傳感器及積算器數(shù)據(jù)，并安裝限位傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝車(chē)膠帶機(jī)、溜槽翻板電動(dòng)機(jī)集中自動(dòng)控制。系統(tǒng)能夠提前設(shè)定裝載量，達(dá)到設(shè)定量后，雙卸料溜槽翻板自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，交替連續(xù)動(dòng)態(tài)裝車(chē)(裝車(chē)外景見(jiàn)附圖1)，裝車(chē)過(guò)程中無(wú)需人為干預(yù)系統(tǒng)。

　　圖1 帶翻板雙卸料口裝車(chē)外景圖

　　3.關(guān)鍵技術(shù)

　　① PLC控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)功能的設(shè)置及不同種類(lèi)傳感器通訊。

　?、?實(shí)現(xiàn)大運(yùn)量運(yùn)煤膠帶機(jī)無(wú)緩沖倉(cāng)自動(dòng)定量直接動(dòng)態(tài)高效率、高精度裝車(chē)。

　　4.工藝流程

　?、?利用西門(mén)子小型模塊化PLC——西門(mén)子1214PLC開(kāi)發(fā)自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)采集汽車(chē)衡計(jì)量顯示數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)翻板的控制(見(jiàn)圖2)。

　　圖2 臨時(shí)裝車(chē)膠帶機(jī)自動(dòng)控制示意圖

　?、?在翻板左右兩側(cè)各增加一個(gè)接近開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)50%到位和100%到位控制，同時(shí)具備手動(dòng)及自動(dòng)控制功能，手動(dòng)控制同改造之前，以便于裝車(chē)員使用，手動(dòng)控制程序見(jiàn)圖3。

　　圖3 手動(dòng)控制程序原理圖

　　③自動(dòng)控制主要由三步組成，一是提前輸入裝載量(即車(chē)輛毛重)，默認(rèn)值為49噸，每側(cè)可以輸入10組數(shù)據(jù)(見(jiàn)圖4)。二是開(kāi)始一側(cè)裝車(chē)后，PLC根據(jù)汽車(chē)衡儀表計(jì)量數(shù)據(jù)采集重量與輸入的裝載量進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，考慮溜槽落煤點(diǎn)與車(chē)廂頂端存在高度差，故每一側(cè)均根據(jù)實(shí)際測(cè)量，設(shè)置了超前量(見(jiàn)圖5)。三是一側(cè)完成裝車(chē)后，翻板自動(dòng)倒在另一側(cè)開(kāi)始裝車(chē)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)裝車(chē)(見(jiàn)圖6)，現(xiàn)場(chǎng)安裝圖(見(jiàn)圖7)。

　　圖4 重量輸入步驟控制程序原理圖

　　圖5 裝車(chē)稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)采集控制程序原理圖

　　圖6 裝車(chē)過(guò)程翻板自動(dòng)控制程序原理圖

　　圖7 現(xiàn)場(chǎng)PLC控制箱安裝圖

　?、?超前量及輸入設(shè)置，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)調(diào)試，里側(cè)溜槽(膠帶機(jī)機(jī)頭正下方)超前量(即提前倒翻板的量)設(shè)置為1.6噸，外側(cè)超前量設(shè)置為2.2噸(超前量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)溜槽結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)確定)，裝車(chē)誤差控制在200kg范圍。裝車(chē)系統(tǒng)默認(rèn)稱(chēng)重量為49噸，可根據(jù)實(shí)際情況更改，每側(cè)一次可輸入10組數(shù)據(jù)，可減少裝車(chē)員的輸入次數(shù)(見(jiàn)圖8)。

　　圖8 現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)裝車(chē)操作界面圖

　　5.系統(tǒng)特點(diǎn)

　　(1)系統(tǒng)適用性強(qiáng)，降低了裝車(chē)過(guò)程中對(duì)人員的依賴(lài)性，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備之間數(shù)據(jù)共享互控。翻板控制按50%、100%開(kāi)度設(shè)定，裝載量數(shù)據(jù)可10組同時(shí)輸入，在自動(dòng)控制的同時(shí)仍具備手動(dòng)功能，若系統(tǒng)出現(xiàn)故障可轉(zhuǎn)人工直接控制。

　　(2)提高了車(chē)輛循環(huán)率，商品煤外運(yùn)效率明顯提高，裝車(chē)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境改善，滿(mǎn)足了礦井生產(chǎn)需求。

　　三、應(yīng)用效果

　　1.裝車(chē)能力：該系統(tǒng)應(yīng)用后，1.4米膠帶機(jī)小時(shí)運(yùn)煤量提高400t/h單車(chē)裝車(chē)時(shí)間控制在1.5min以?xún)?nèi)，提高了現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化水平，降低了勞動(dòng)量。最大裝車(chē)量由之前960車(chē)/天提高到1200車(chē)/天，商品煤汽運(yùn)能力具備4萬(wàn)噸/天的外運(yùn)能力，加之輸煤系統(tǒng)，商品煤外運(yùn)能力達(dá)120-140萬(wàn)噸/月，匹配礦井能力。

　　2.操作環(huán)境：應(yīng)用自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)后，翻板由PLC自動(dòng)控制，裝車(chē)員只需提前將稱(chēng)重量輸入電腦，控制電鈴指揮車(chē)輛前進(jìn)即可，無(wú)需其它操作，一次完成裝車(chē)，減少了對(duì)人工的依賴(lài)，提高了裝車(chē)效率。

　　3.成本控制：系統(tǒng)應(yīng)用后，超裝現(xiàn)象較以前明顯減少，臨時(shí)煤場(chǎng)卸煤量減少，不再專(zhuān)門(mén)雇傭裝載機(jī)，年節(jié)約費(fèi)用120萬(wàn)元，降低了裝運(yùn)成本。

　　4.直接效益：裝車(chē)準(zhǔn)確性可達(dá)到98%以上，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需專(zhuān)門(mén)雇傭裝載機(jī)，據(jù)估算，年節(jié)約補(bǔ)噸費(fèi)用約120萬(wàn)元左右。

　　四、推廣應(yīng)用前景

　　該系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)提前輸入裝載量，達(dá)到裝載量后，翻板自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，交替連續(xù)裝車(chē)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)自動(dòng)定量裝車(chē)的目標(biāo)，在降低對(duì)人工依賴(lài)性的同時(shí)提高了一次裝車(chē)準(zhǔn)確性，投資小，成果明顯。

　　該系統(tǒng)適用于無(wú)鐵路運(yùn)輸及無(wú)自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)，主要靠汽車(chē)運(yùn)輸且裝車(chē)量大、裝車(chē)準(zhǔn)確性要求較高的選煤廠(chǎng)商品煤動(dòng)態(tài)裝車(chē)運(yùn)輸場(chǎng)所，同時(shí)也可以用于其他運(yùn)輸計(jì)量場(chǎng)所。