基于PLC的選煤廠商品煤動態(tài)自動定量裝車系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用
導(dǎo)語：提高裝車站裝煤效率是實現(xiàn)商品煤順利外運，提升企業(yè)經(jīng)濟效益的重要手段。本期轉(zhuǎn)化果平臺推薦的《基于PLC的選煤廠商品煤動態(tài)自動定量裝車系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用》，利用PLC自動控制原理，編寫自動控制程序，實現(xiàn)對裝車膠帶機、溜槽翻板電動機集中自動控制，系統(tǒng)能夠提前設(shè)定裝載量，交替連續(xù)動態(tài)裝車，裝車過程中無需人為干預(yù)。該系統(tǒng)適用于無鐵路運輸及無自動裝車系統(tǒng)，主要靠汽車運輸且裝車量大、裝車準確性要求較高的選煤廠商品煤動態(tài)裝車運輸場所，同時也可以用于其他運輸計量場所。
一、項目背景
某煤礦選煤廠商品煤動態(tài)裝車系統(tǒng)存在一下問題：
① 裝車能力：1.4米膠帶機小時運煤量1400t/h單車裝車時間1.5min-2min，最大裝車量由之前960車/天，選煤廠商品煤汽運能力具備3.2萬噸/天的外運能力。
?、?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，膠帶機運煤量裝車效率低。
?、?成本控制：現(xiàn)場專門雇傭裝載機進行車輛補噸及超裝卸煤清理，年補噸費用約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)自動定量控制系統(tǒng)，系統(tǒng)由控制計算機、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自動控制原理，編寫自動控制程序，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，實現(xiàn)對裝車膠帶機、溜槽翻板電動機集中自動控制。系統(tǒng)能夠提前設(shè)定裝載量，達到設(shè)定量后，雙卸料溜槽翻板自動翻轉(zhuǎn)，交替連續(xù)動態(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。
② 實現(xiàn)大運量運煤膠帶機無緩沖倉自動定量直接動態(tài)高效率、高精度裝車。
4.工藝流程
?、?利用西門子小型模塊化PLC——西門子1214PLC開發(fā)自動控制系統(tǒng)，通過采集汽車衡計量顯示數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對翻板的控制(見圖2)。
圖2 臨時裝車膠帶機自動控制示意圖
?、?在翻板左右兩側(cè)各增加一個接近開關(guān)，實現(xiàn)50%到位和100%到位控制，同時具備手動及自動控制功能，手動控制同改造之前，以便于裝車員使用，手動控制程序見圖3。
圖3 手動控制程序原理圖
③自動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)汽車衡儀表計量數(shù)據(jù)采集重量與輸入的裝載量進行數(shù)據(jù)比對，考慮溜槽落煤點與車廂頂端存在高度差，故每一側(cè)均根據(jù)實際測量，設(shè)置了超前量(見圖5)。三是一側(cè)完成裝車后，翻板自動倒在另一側(cè)開始裝車，實現(xiàn)自動循環(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 裝車稱重數(shù)據(jù)采集控制程序原理圖
圖6 裝車過程翻板自動控制程序原理圖
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(膠帶機機頭正下方)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)場實測確定)，裝車誤差控制在200kg范圍。裝車系統(tǒng)默認稱重量為49噸，可根據(jù)實際情況更改，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)場自動裝車操作界面圖
5.系統(tǒng)特點
(1)系統(tǒng)適用性強，降低了裝車過程中對人員的依賴性，實現(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組同時輸入，在自動控制的同時仍具備手動功能，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米膠帶機小時運煤量提高400t/h單車裝車時間控制在1.5min以內(nèi)，提高了現(xiàn)場自動化水平，降低了勞動量。最大裝車量由之前960車/天提高到1200車/天，商品煤汽運能力具備4萬噸/天的外運能力，加之輸煤系統(tǒng)，商品煤外運能力達120-140萬噸/月，匹配礦井能力。
2.操作環(huán)境：應(yīng)用自動裝車系統(tǒng)后，翻板由PLC自動控制，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，臨時煤場卸煤量減少，不再專門雇傭裝載機，年節(jié)約費用120萬元，降低了裝運成本。
4.直接效益：裝車準確性可達到98%以上，現(xiàn)場無需專門雇傭裝載機，據(jù)估算，年節(jié)約補噸費用約120萬元左右。
四、推廣應(yīng)用前景
該系統(tǒng)利用計算機提前輸入裝載量，達到裝載量后，翻板自動翻轉(zhuǎn)，交替連續(xù)裝車，實現(xiàn)動態(tài)自動定量裝車的目標，在降低對人工依賴性的同時提高了一次裝車準確性，投資小，成果明顯。
該系統(tǒng)適用于無鐵路運輸及無自動裝車系統(tǒng)，主要靠汽車運輸且裝車量大、裝車準確性要求較高的選煤廠商品煤動態(tài)裝車運輸場所，同時也可以用于其他運輸計量場所。
