基于PLC的煤矿配煤装车系统

科技情报开发与经济SCI/TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY2005年第15卷 第3期文章编号;1005 - 6033(2005)03 -0275-03收稿日期:2004-12-23基于PLC的煤矿配煤装车系统司玉海摘要:本系统基于可编程序控制器(PLC)本身具有的逻辑和计算功能及抗干扰和抗震性能强的特点,实现煤矿配煤装车系统的自动化控制。系统软件采用模块化编程,程序用梯形图语言编写。系统性能稳定,运行费用低,运行可靠。关键词:PLC;配煤装车系统;自动化控制中图分类号:TD561文献标识码:A煤矿的产品是煤炭,煤矿平均每天拉出煤炭几十万吨,装车、卸车、失效，有利于维护时的安全进行。系统运行中除了故障按钮按下或者设配煤的任务+分繁重,工作量非常大。过去手动操作时,由于人的主观误备停止装煤，手动状态无效,但是允许进行参数的重新调整,所调整的参差而造成的煤炭浪费现象十分严重,非常迫切需要提高装车配煤的自动数仅对于待装车皮有效。化程度。实现全自动配煤作业,既可以减少浪费，又能节省开支,因此对1.2现场程控 自动方式系统的硬件设备组成于煤矿来说，建立- -个便捷、可靠的自动配煤装车系统是十分迫切和需配煤装车系统的硬件设备包括:PLC控制装置、电子皮带秤、配煤皮要的。可编程序控制器(PLC)由于体积小、组合方便可软性商以及具有带机输煤装置、装车皮带机给煤装暨、电液推杆、储备箱、牵引绞车、位置很强的柔性,仅需修改梯形图程序就可改变控制功能，同时具有计算、通传感器及操作台等。信等特点,因而被广泛应用于各种工业控制领域。1.3 现场程控自动方式的工作流程及设计整个系统的控制核心部分是可编程序控制器(PLC),在列车行进的1系统的总 体设计思想轨道上装有超声波位暨传感器,电液推杆的储备箱上装有超声波料位传感器。装车皮带机负责把煤送人电液推杆,同时,通过电子皮带秤给出输1.1系统的工作方式本系统由两种配煤装车方式组成:现场程控自动方式和现场手动方煤量的相应模拟电压(或电流)信号;配煤皮带机把煤仓中的煤输送到装式。其中程控自动方式是指配煤装车在PIC的控制下完全自动运行,现车皮带机上,其速度根据漏斗储存箱中的煤量(要求装车过程中始终保场手动方式是直接由操作台就地控制煤仓配煤装车。其中现场程控自动持达约定量)加以最初给定;超声波位置传感器测定煤车的位置及煤车方式控制系统主要由PLC及各主设备的动力控制柜组成,直接与各现场车皮的数量，并把车皮的数量信息输送到PIC,由PLC控制装车皮带机设备相连。现场手动方式是直接由操作台现场控制配煤装车过程，主要和配煤皮带机的启动和停止。同时,PLC采集配煤皮带秤的输煤量(模拟由继电器、接触器及操作按钮等构成,在此方式下,可以手动操作牵引绞量输人值)作为控制牵引绞车速度的参考值，也用于每辆煤车装车量的车的运动和停止、电液推杆的开和关、配煤皮带机以及装车皮带机的启参考值。引导列车的牵引绞车的速度由变频器间接控制，PLC通过uSs动和停止,牵引绞车、配料皮带机以及电液推杆均可以单独操作,而且此通信协议直接控制变频器。由变频调速器控制牵引绞车的运行速度，进过程允许参数设定和调整;手动方式的设计是考虑到在现场程控自动方而控制控制煤车的速度;在本系统中，运煤炭的列车由牵引绞车控制运式控制系统失效或检修时不会中断配煤装车任务,从而提高了整个系统行,由电液推杆控制的下料速度，为了实现每节列车皮都装满,并且不撒的可靠性。系统没有安全检查位,在此位置上,所有的手动自动操作全部煤的最佳效果，列车与下料速度的匹配是系统控制的关键之处，因为匹配的结果直接影响到装车的效率,是本系统设计中最重要的环节。现场目文献出版，19.4结[2] 谢琴芳. CALIS联机合作编目手册[M].北京:北京大学出版社，根据上面介绍的方法，各个科研单位都可以利用CNMARC标准的2000.(责任编辑:胡建平)存储格式来管理各种有特色的信息，从而建立各种既符合标准又具有特色的数据库，加速单位的信息化建设,实现信息资源共享,为科研工作提第一作者简介:冯中华,男，1969年生,四川省人，1993年毕业于长供强有力的支撑。沙电力学院数学系,工程师,南京水利科学研究院信息中心,江苏省南京参考文献[1]北京图 书馆自动化发展部.中国机读目录通用格式[S].北京:书市虎踞关34号,210024.Application of CNMARC Memory Format in the Managementof Award - winning AchievementsFENG Zhong-hua中国煤化工。ABSTRACT: By analyzing the identifcation information of the awarpaper puts forward themethod of establishing the database of the award - winning achievMYHC N M H Gmemory format adoptedcommonly in the library system, and making corresponding management by using library' s integrated system, providingretrieval and other services and realizing the resources sharing.KEY WORDS:award - winning achievements; identification information; library system; CNMARC275司玉海基于PLC的煤矿配媒装车系统本刊E- mail: bjb@ mail. sxino. net信息技术程控自动方式配煤装车系统的工作流程如图1所示。系统的软件设计运行设备]随着PLC在自动控制领城内的广泛应用及被控对象的日趋复杂化，PLc控制软件的开发单纯依靠工程人员的经验显然是行不通的，而必须[运行设备}-列车箱数是否为0?要有科学、有效的软件开发方法作为指导。因此,结合PLC可编程逻辑控制器的特点,应用最新软件工程理论技术和方法,是进一-步提高PLC软启动设备]件开发效率及质量的重要途径。在本程控自动方式配煤装车系统中,根据配煤装车的工艺流程，采取模块化结构进行编程，主要由主程序与著[检测位置传感器干子程序组成,采用梯形图逻辑语言编写。整个配煤装车系统中,牵引绞车的建度控制采取随动算法、预测控制。由于牵引绞车的速度与车厢长储备箱是否越限?，N度、给定装车量以及电液推杆的煤流量之间存在着函数关系，且速度的瞬态值与各参数密切相关。称重传感器的煤量积算采取滤波处理，由于IY称重传感器所采集的数据为瞬态值，具有一定的随机性，为了较为准确调整电液推杆下料地测定实际给煤量，本系统采用算术平均值法进行谑波。充分利用PLC装车各模块的自诊断功能。椴据工艺流程,在软件中插人诊断程序,实时判断传感器信号.如有异常上传报警信息。采用多种故障报警提示以及灵活圈1现场程控 自动方式配煤装车系统的工作流程图的故障处理手段,确保系统的正常运行。设计方案如下:(1) 初始化程序。初始化是主程序的部分任务，提出系统的控制变本系统采用SIMAIC s7 - 200系列PLC控制现场操作系统。现场操量.设定列车的车厢数目、车厢长度、牵引绞车速度初始值、装车方式设作系统主要由主设备的动力控制柜、操作台和各种1/0模块构成。动力定等参数。.控制柜直接与现场各设备相连。动力控制柜由继电器、接触器、空气开(2)主程序。数据初始化及各子程序模块的调用。漏斗放料,自动装关、电流互感器等和可编程控制器一起构成程控自动方式系统。操作台车,称重处理,故障报警等过程以子程序模块供主程序调用。PLC 每隔2上包括显示装置、触摸屏TP270、按钮.指示灯以及报警设备。在操作台秒计算当前车厢的装煤量,以调节牵引绞车的速度。上没有切换开关,通过编程实现自动和手动的转换。触摸屏TP270.用于(3)集中启停程序。上下级设备之间具有闭锁功能，只有下级设备可整个配煤过程中所需要的各种参数设定、现场数据显示(如每节车皮的靠启动后,PLC才发出启动上级设备的命令:如启动过程出现故障，将按实际装车量，牵引绞车的运行速度.左、右电液推杆的开关状况等)、设闭锁关系停止设备,同时发出报警信号。备故障显示等。PIC与各模块之间构成高速远程IPO通信网络，实现(4)故障报警。 实时采集位置传感器和接近开关的状态.防止装车皮PLC与现场设备的数据交换，与变频器之间通过uSS协议进行通信以实带跑偏、打滑:显示屏给出画面.并声光报警。而且，PLC记录故障时状现变频器对牵引绞车的控制。自动方式下各设备均可单独运行，因此可态,故障处理完毕,程序继续, ,不影响装车的煤量计算。以保证在自动配煤控制系统失效时不会中断配煤任务，提高了整个系统(5) uss通信协议。SIEMENS MV变颇器采用两线制的RS485接的可靠性。SMATIC S7- -200 系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测，口,以基于二进制的uss协议作为与PLC的现场监控和通信协议。它以监测及控制的自动化，无论在独立运行中或相连成网络皆能实现复杂控主从方式构成工业监控网站，该协议的波特率最高可达187. 5kb/s,通信字符格式为- -位起始位、一位停止位、-位偶校验位和八位数据位。邇制功能，具有很高的性能价格比。本系统CPU选用26XM.它本身集成信数据报文格式如下:了24输人入/16输出共40个数字量1/0点:可连接7个扩展模块,26 kbSTXTLGEADR1I .2 L”n BCC字节程序和数据存储空间，6个独立的30 kHz高速计数器，2个RS485数据报文最大长度为256个字节，它包括三字节的头部、一字节的通讯/编程口,1/0端子排可很容易地整体拆卸。它具有很强的计算与智校验码和主数据快,数据块按照字的方式组织,高字节在前。能控制功能，同时具有继电器控制功能、四则运算功能、数据传送功能sTx:起始字符,为02Hex等。PLC用内部的半导体元件取代大量的有节点电器,仅儒催改内部控LGE:报文长度,为n+2,其中3≤n≤254制程序,就可方便地改变系统的控制方式。数字量1/0模块采用EM23ADR:从占地址码,其中bio -4表示从站地址,bis为1表示广播发16输入/16输出扩展模块2个，用于接收现场开关量信号，并传至送,bi6为1表示镜像发送,用于网络测试,bi7为I表示特殊报文。CPU;同时接收Plc的输出指令,直接控制接触器线圖、继电器或声光设BCC:校验字符 ,为从srX开始所有字节的异或运算。备。模投量1/0模块采用EM2354输入/|输出扩展模块1个,用于采在一帧内完成过程控制数据传输的同时，可以通过指定参数号完成集现场检测元件(如电液推杆储备箱中的超声波限位传感器， 电子皮带设备控制参数的读写。数据块由参数值城(PKW)和过程数据城(PZD)组秤瞬间煤量等)。送人的4 ma -20 mA信号(经电压转换)，并胫A/D成,二者都为变长数据,格式如下:转换后送入CPU;经处理后输出4 mA - 20 mA电流信号,控制变频器。控PZD制系统的结构如图2所示。PKEINPEWE...PWVEw.P2D1---PZD.[触摸屏TP270pKw坡由参数识别码、子参数号和参数值构成，参数个数根据设备的定义最大可有124个字。过程控制数据城包括控制字/状态字、设定可编程控制器CPU226XM值/实际值,不同的驱动产品定义不同,最多可有16个字。KE:检数标识码PIT(老示盒数号.S(iu)为参数改变标区70扩展模块EM233 D D/A扩展模块EM23中国煤化工站一从站和从站-主站各有动力控制相16种不00001101 (012DHex)表YHCNMHFen等)命令，rKE.示配煤皮带机电子皮带机电液推杆0000001010 (22DHex)设置变频器工作方式命令,工作方式超声波位置传感器等现场设备由PWEI的值指定。IND:用来指定某些数组型设备参数的子参数号。图2控制系统结构图276科技情报开发与经济SCI/TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY2005年第15卷第3期文章编号:1005 - 603200)03 - 0277 -02收稿日期:2004- 10-22熱料窑及冷却机缺陷原因的探讨赵波摘要: 从设备铸造方面、托轮与领圃受力方面、窑线调整方面以及设计方面对熟料窑及冷却机的托轮、领圉产生剥落、裂纹等缺陷的原因进行了分析，并提出了应采取的维护及保养措施。关键词:熟料窑;冷却机;托轮;领圈;设备雏护中圄分类号:TH137文献标识码:A熟料窑及冷却机是中铝山西分公司检修分厂的大型、非标设备之露。另外,也有可能是在托轮、领圈的毛坯铸造出来后,因供货周期所限，-,担负着熟料烧结 及冷却的重任。熟料窑的规格为4.5 mx 150 m,斜度自然时效周期不够，铸造应力不能完全消除等，在使用过程中出现裂为4%,五挡支撑,回转部分的总重量约为12001l;冷却机的规格为4.s父。mx50 m,斜度为4 % ,两挡支撑。随着近几年生产的发展,托轮、领圈相2托轮与领圈受力方面的原因继出现了剩落、裂纹等缺陷,并有扩大的趋势,为设备的稳定运行带来重大隐患。笔者通过近几年现杨管理、日常维护的实践,就熟料窑及冷却机由于熟料窑及冷却机的简体与水平方向成一定夹角安装，简全转动产生缺陷的原因谈-些看法。时，在自重作用下将产生- -个很大的下抗力,为了消除这个下抗力并保设备铸造方面的原因证简体在允许范围内上下审动，以保证大小齿轮、托轮与领圈面均匀麝损、良好接触,设计了液压挡轮装置。托轮的材质为ZG55,领圈的材质为ZC45,均为大型、厚壁铸件,在由于液压挡轮装置设计选型、使用维护、检修管理等方面存在问题，铸造过程中因为冷却速度不均匀、流动性差等原因，铸件存在粘沙、缩使其-度没有发挥应有的作用。为了保证生产,只好采取调整托轮摆放孔、裂纹等缺陷。在机械加工过程中有些缺陷因切削显露出来,在允许的角度等方法维持熟料窑的运行，造成大小齿轮、托轮与领圈面上产生台缺陷范围内采用补焊等措施进行修补。因修补的材质与原材质存在差阶,不得已在1997年前后对托轮面进行了在线车削。托轮摆放角度的调异,修补后未进行热处理等,使用过程中在修补的界面产生滑移、裂纹等整也使托轮与领圈的受力状况恶化。托轮与领圈间受力为圆柱体线接现象,最后导致剥落。另一类为切削后缺陷未显露,但经过多年使用,因触,最大接触应力(Po)为:磨损(每年托轮磨损为2mm~4mm)使表面致密的金属脱落,使缺陷显Po=0. 418(Q+ G)(R + R)/ E(cosa, B.RR)}^2≤[Pa]对于SIEMENS的MMV/MDV变颊器，协议有所简化，IND固定为TP270进行参数的设定和调整，PLC 与TP270之间选用PPI通讯协议,0, PKW为3字格式,即只有PWE1. PZD城的PZD1是控制字/状态字，一根双绞线即可实现。系统中uss协议的应用,节省了现场接线,提高了用来设置和监测变频器的工作状态，如运行/停止、方向、故障复位/故系统的抗千扰性能。系统软件采用模块化编程技巧,程序易编易改,系统障指示。PZD2为设定频率/实际频率,按有符号数设置,正数表示正转,具有自诊断功能,为维护、检修带来方便。负数表示反转，当PZD2=4 000 Hex时，设置变頻器输出频率为参数参考文献P013的值、7FFFHex为P013值的2倍频率输出,8000Hex~FFFHex.[1]张松顺, 谢汝生.通过USS协议实现变频器的PLC控制[J].工业为反向转动,速度按P013值的0% - 200 %变化。仪表与自动化装置, 2001(2):39 -41.HSW:变频器频率设定值。从站一主站结构中为HIw,表示变频器[2] 杨秉林.发电厂配煤计算机控制系统[J]。自动化技术与应用，的频率输出值。根据本协议,可编程控制器PLC通过RS485接口完成对2001, 20(1) :40 -41.变频器的控制,比如，变频器的启动P停止,故障检测报警、故障复位以[3]谢子殿. SIMATICS7 - 200可编程控制器原理与应用[M].哈尔及速度和转向控制等。滨:黑龙江人民出版社, 2002.(责任编辑:白尚平)3结语第- -作者简介:司玉海,男,1964年12胜,河南省浚县人,1989年本系统根据配煤流程要求,可以按选择的配煤方式给列车加煤。触毕业于山西矿业学院采矿工程系，工程师,现任晋煤集团宏圣公司矿建摸屏TP270可以实时显示数据,监视现场的一切操作,并可通过触摸屏分公司副经理,山西省晋城市,048006.PLC - based Coal Mixing and Loading SystemSi Yu-haiABSTRACT:The system is based on PLC (programmable logic con中国煤化工:ogic function, calcula-tion ability, anti - jamming and anti - vibration ability. In this way,:MYHC N M H Ging and loading systemcan be realized. The system adopts module programming and its program is compiled with ladder diagram language. Thesystem has the advantages of stable performance, lower cost and reliable operation.KEY WORDS:PLC; coal mixing and loading system; automatic control277