基于PLC的選煤廠商品煤動(dòng)態(tài)自動(dòng)定量裝車系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用
導(dǎo)語:提高裝車站裝煤效率是實(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的選煤廠商品煤動(dòng)態(tài)自動(dòng)定量裝車系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用》,利用PLC自動(dòng)控制原理,編寫自動(dòng)控制程序,實(shí)現(xiàn)對裝車膠帶機(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,裝車過程中無需人為干預(yù)。該系統(tǒng)適用于無鐵路運(yùn)輸及無自動(dòng)裝車系統(tǒng),主要靠汽車運(yùn)輸且裝車量大、裝車準(zhǔn)確性要求較高的選煤廠商品煤動(dòng)態(tài)裝車運(yùn)輸場所,同時(shí)也可以用于其他運(yùn)輸計(jì)量場所。
一、項(xiàng)目背景
某煤礦選煤廠商品煤動(dòng)態(tài)裝車系統(tǒng)存在一下問題:
① 裝車能力:1.4米膠帶機(jī)小時(shí)運(yùn)煤量1400t/h單車裝車時(shí)間1.5min-2min,最大裝車量由之前960車/天,選煤廠商品煤汽運(yùn)能力具備3.2萬噸/天的外運(yùn)能力。
② 操作環(huán)境:裝車量全部靠人工通過目測汽車衡積算器顯示量控制,裝車過程對人工熟練程度依賴較高,欠裝及超裝現(xiàn)行明顯,且因人工操作,膠帶機(jī)運(yùn)煤量裝車效率低。
?、?成本控制:現(xiàn)場專門雇傭裝載機(jī)進(jìn)行車輛補(bǔ)噸及超裝卸煤清理,年補(bǔ)噸費(fèi)用約120萬元左右,裝車成本高。
二、研究內(nèi)容
1.系統(tǒng)構(gòu)成
采用西門子小型模塊化PLC——西門子1214PLC開發(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,編寫自動(dòng)控制程序,通過采集汽車衡稱重傳感器及積算器數(shù)據(jù),并安裝限位傳感器,實(shí)現(xiàn)對裝車膠帶機(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(裝車外景見附圖1),裝車過程中無需人為干預(yù)系統(tǒng)。
圖1 帶翻板雙卸料口裝車外景圖
3.關(guān)鍵技術(shù)
?、?PLC控制系統(tǒng)的開發(fā)、系統(tǒng)功能的設(shè)置及不同種類傳感器通訊。
?、?實(shí)現(xiàn)大運(yùn)量運(yùn)煤膠帶機(jī)無緩沖倉自動(dòng)定量直接動(dòng)態(tài)高效率、高精度裝車。
4.工藝流程
① 利用西門子小型模塊化PLC——西門子1214PLC開發(fā)自動(dòng)控制系統(tǒng),通過采集汽車衡計(jì)量顯示數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對翻板的控制(見圖2)。
圖2 臨時(shí)裝車膠帶機(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,以便于裝車員使用,手動(dòng)控制程序見圖3。
圖3 手動(dòng)控制程序原理圖
?、圩詣?dòng)控制主要由三步組成,一是提前輸入裝載量(即車輛毛重),默認(rèn)值為49噸,每側(cè)可以輸入10組數(shù)據(jù)(見圖4)。二是開始一側(cè)裝車后,PLC根據(jù)汽車衡儀表計(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,考慮溜槽落煤點(diǎn)與車廂頂端存在高度差,故每一側(cè)均根據(jù)實(shí)際測量,設(shè)置了超前量(見圖5)。三是一側(cè)完成裝車后,翻板自動(dòng)倒在另一側(cè)開始裝車,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)裝車(見圖6),現(xiàn)場安裝圖(見圖7)。
圖4 重量輸入步驟控制程序原理圖
圖5 裝車稱重?cái)?shù)據(jù)采集控制程序原理圖
圖6 裝車過程翻板自動(dòng)控制程序原理圖
圖7 現(xiàn)場PLC控制箱安裝圖
?、?超前量及輸入設(shè)置,根據(jù)現(xiàn)場反復(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)場溜槽結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場實(shí)測確定),裝車誤差控制在200kg范圍。裝車系統(tǒng)默認(rèn)稱重量為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),可減少裝車員的輸入次數(shù)(見圖8)。
圖8 現(xiàn)場自動(dòng)裝車操作界面圖
5.系統(tǒng)特點(diǎn)
(1)系統(tǒng)適用性強(qiáng),降低了裝車過程中對人員的依賴性,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)提高了車輛循環(huán)率,商品煤外運(yùn)效率明顯提高,裝車現(xiàn)場環(huán)境改善,滿足了礦井生產(chǎn)需求。
三、應(yīng)用效果
1.裝車能力: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單車裝車時(shí)間控制在1.5min以內(nèi),提高了現(xiàn)場自動(dòng)化水平,降低了勞動(dòng)量。最大裝車量由之前960車/天提高到1200車/天,商品煤汽運(yùn)能力具備4萬噸/天的外運(yùn)能力,加之輸煤系統(tǒng),商品煤外運(yùn)能力達(dá)120-140萬噸/月,匹配礦井能力。
2.操作環(huán)境:應(yīng)用自動(dòng)裝車系統(tǒng)后,翻板由PLC自動(dòng)控制,裝車員只需提前將稱重量輸入電腦,控制電鈴指揮車輛前進(jìn)即可,無需其它操作,一次完成裝車,減少了對人工的依賴,提高了裝車效率。
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)煤場卸煤量減少,不再專門雇傭裝載機(jī),年節(jié)約費(fèi)用120萬元,降低了裝運(yùn)成本。
4.直接效益:裝車準(zhǔn)確性可達(dá)到98%以上,現(xiàn)場無需專門雇傭裝載機(jī),據(jù)估算,年節(jié)約補(bǔ)噸費(fèi)用約120萬元左右。
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,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)自動(dòng)定量裝車的目標(biāo),在降低對人工依賴性的同時(shí)提高了一次裝車準(zhǔn)確性,投資小,成果明顯。
該系統(tǒng)適用于無鐵路運(yùn)輸及無自動(dòng)裝車系統(tǒng),主要靠汽車運(yùn)輸且裝車量大、裝車準(zhǔn)確性要求較高的選煤廠商品煤動(dòng)態(tài)裝車運(yùn)輸場所,同時(shí)也可以用于其他運(yùn)輸計(jì)量場所。