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。