选煤厂破碎机自动控制系统设计.pdf

2020 年 7 月2020 年第 7 期 在选煤厂洗选作业中，带式运输机所运输的原煤 会统一运至洗选设备中进行洗选作业。但由于运输物 料中偶尔会出现体积较大的煤块，直接将其运至洗选 设备中会对正常洗选作业造成一定的影响，严重的还 会损坏设备。因此，在原煤运输过程中加入破碎机， 并设计基于 PLC 技术的配套自动控制系统，实现对洗 选前原煤的有效破碎，对于提升洗选作业有效性和安 全性意义重大。 1PLC 控制器优势分析 在选煤厂破碎机作业控制中引入 PLC 控制器具有 以下优势a 程序编写好阅读相对简单。PLC 控制器 编程采用梯形图编程，这种方式相较于传统代码编程 具有编写和阅读优势，可以让作业人员更快上手。b 选 型与使用方便。现阶段，PLC 控制器生产厂家众多，能 够为其在编程软件和配套技术方面提供全方位支持， 而且其与各类常规界面组态软件兼容性良好，便于日 常管护。c 工业应用稳定性好[1]。 2破碎机自动控制系统设计分析 进行选煤厂破碎机自控系统的设计时，不仅要确 保其具备完善的功能，还需要确保其具备良好的实用 性，要确保作业人员能够快速掌握操作使用要求。同 时，系统还应具备一定的自动操控功能，从而有效降 低作业中的操作频率。其实用性功能主要体现在两方 面a 设备运行过程中出现故障时，要能够立即发出 声光预警。因为选煤厂破碎机运行频率较高，其发生 故障的可能性也高于其他设备，确保故障隐患及时被发 现，对确保整个洗选作业正常运行意义重大。b 为了 降低运行能耗，需要适当调整液压缸的结构，尽可能实 现能量使用效率的提升[2-3]。 3基于 PLC 技术的破碎机自控系统设计分析 图 1 为破碎机构成示意图。由图 1 可知，破碎机主 要由破碎系统、转向系统、液压系统和动力系统构成。 其中，破碎系统安装位置处于整个系统后部区域，作业 时通过液压缸驱动锤头进行破碎作业。单个液压缸操控 一个锤头，借由对液压缸的调控便可实现对破碎对象颗 粒的调节。 图 1破碎机构成示意图 3.1破碎机液压原理分析 在选煤厂的破碎作业中，破碎机的工作流程如下 液压缸在上升作业过程中带起 2 个重锤，随后快速回 落，连续多次重复上述过程可完成煤矿破碎作业。其原 理是液压缸的 2 个锤头力量相对分散，在液压缸的反复 抬起放下过程中，便会形成相对均匀的冲击力，从而达 到破碎大块煤的目的。完整的破碎机液压系统主要由油 缸、溢流阀、梭阀、电磁阀等组件构成。这些构成部分 每一个都有自己独特的功能，譬如溢流阀用于保护液压 回路配管及其他设备；梭阀与单向阀相互配合能够对系 统回油进行有效控制；电磁阀能够对进油管道的开闭进 行控制等[4]。 收稿日期2020-03-24 作者简介张艳玲，1985年生，女，山西襄汾人，2007年毕业于山 西煤炭职业技术学院机电一体化专业，助理工程师。 选煤厂破碎机自动控制系统设计 张艳玲 （ 山西汾河焦煤股份有限公司回坡底煤矿，山西 洪洞 041600 ） 摘要 以选煤厂破碎机自动控制系统设计为对象开展探究，在分析 PLC 控制器使用优点的基础上，进行破碎机自动 控制系统设计分析，并对基于 PLC 技术的破碎机自控系统做出具体设计，为保证选煤厂破碎机高效、高质运行提供了借 鉴和参考。 关键词 选煤厂；破碎机；自动控制；系统设计 中图分类号 TD451文献标识码 A文章编号 2095-0802-202007-0111-02 Design of Automatic Control System for Crusher in Coal Preparation Plant ZHANG Yanling Huipodi Coal Mine, Fenhe Coking Coal Co., Ltd. of Shanxi, Hongtong 041600, Shanxi, China Abstract This paper studied the design of automatic control system for crusher in coal preparation plant. On the basis of analyz- ing the advantages of PLC controller, it designed and analyzed the automatic control system of crusher, and designed the auto- matic control system of crusher based on PLC technology, which provides reference for ensuring the efficient and high-quality operation of crusher in coal preparation plant. Key words coal preparation plant; crusher; automatic control; system design （总第 178 期） 技术研究 液压系统 转向系统动力系统破碎系统 破碎机 111 2020 年第 7 期2020 年 7 月 （上接 50 页） 月处理能力大幅提升到 1.7伊105t 以上，使 2019 年 8 月、9 月的洗选均顺利完成月度 1.7伊105t 的任务。 b 在实测基础上，将原煤 3001 带式输送机的头轮 由直径 530 mm 的滚筒更换为直径 830 mm 的滚筒后， 解决了运输系统对洗选能力提升的制约，系统洗选能 力再次大幅提升至 2.0伊105t 以上。2019 年 10 月，实际 洗选量 1.874伊105t，再次突破投产后原煤洗选量纪录。 c 洗选能力提升后，精煤产品灰分保持在 9.6耀 10.0之间，中损控制在 0.6以内，矸石带煤率控制在 0.3以内，与前期持平或比前期略好，符合公司质量 指标要求。 参考文献 ［1］ 张常明.艾维尔沟选煤厂提高洗选能力的技术改造 ［J］ .煤炭 洗选加工， 20177 30-31. ［2］ 王海番.选煤厂极细煤泥水单一药剂沉降试验 ［J］ .煤炭与化 工， 20186 48-49. ［3］ 刘志强.我国选煤厂煤泥水处理技术现状与发展方向 ［J］ .工 程建设与设计， 201911 63. ［4］ 王俊红.长沟选煤厂煤泥压滤系统升级改造理论实践研究方 案探讨 ［J］ .煤质技术， 20193 10-12. ［5］ 粟翠华.上湾选煤厂降低电耗的实践 ［J］ .煤炭加工与综合利 用， 2017增刊 1 30. （ 责任编辑刘晓芳 ） 3.2控制方式的确定 选煤机电设备中常用的控制器主要包括单片机控 制设备和 PLC 控制设备，其中，PLC 控制设备因良好的 普适性和兼容性具有更加广泛的应用空间。此次所设计 的系统选择基于 PLC 技术的控制设备，其配合各种型号 的传感控制器能够实现对系统运行状态的有效监测[5]。 3.3PLC 控制器的选择 在选取系统核心 PLC 控制器时，必须综合考量设 备输入输出性能、价格、通讯方式、拓展方式等不同 内容后加以确定，最终目的是在满足生产实际需求的 同时尽可能提升所选取装置的性价比。其中，在设备 输入输出性能的考量上应注意以下几点a 在满足系 统运行使用需求的基础上使得其预留一定的运算余量， 以便于后期的拓展提升使用，一般余量应在 20左右； b 找到输入输出作业与各外接设备之间的联系平衡点， 从而实现运行成本的最小化；c 不同的感应装置在数 字量和开关量上存在一定的差异性，因此，需要配套 部分模拟量模块进行数据采集和收集。 3.4控制方案的制订 综合考量整个系统的使用兼容性和程序编辑便捷 性，整个系统最终确定选用西门子公司出产的 S7 系列 PLC 装置。该系列装置不仅结构更加紧密，而且在系统 控制功能方面更加全面，在一些功能的应用发挥上具 有更高的灵活性和有效性[6]。 3.5控制流程的设计分析 图 2 为所设计的破碎机自控系统流程示意图。分 析图 2 可知，整个系统运行不仅能够实现自动操作与 手动操作的有效互换，还拥有良好的参数调整功能， 使得系统运行的有效性和适用性更强。 图 2破碎机自控系统流程示意图 3.6梯形指令编辑分析 系统作业指令梯形图的编辑是结合图 2 流程示意 图加以确定的，借助所构建的指令梯形图和系统装置 能够有效获取系统定时时间，从而对 PIW （模拟量输 入地址 ） 数值进行有效调控，最终实现对 VD （ 寄存器 数据 ） 的有效控制，实现延时操控的精准、有效。而精 准操控延时的目的在于实现对液压缸下落时间的精准 掌控。作业时，借由对中间继电装置的控制实现液压 缸的抬升，而抬升耗时由 PIW 控制，当上升时间能够 断开中间继电装置时，液压缸开始下降。借由对下降 时间的调控便能够控制液压缸的运动频率，进而完成 破碎机破碎大块煤体的工作。此外，通过对操控界面 不同按钮的精准操控，可实现对继电装置通断的控制， 从而实现对液压缸反复运动的有效掌控。整个系统运 行中借助 PID 模块可实现对速度的自动化调控。 4结语 破碎机作为选煤厂生产运行中的重要设备，担负 着破碎大块煤体，保证洗选作业原煤颗粒度统一的重 要任务，确保其破碎作业的持续、稳定、有效，对于选 煤厂生产综合效益的增加意义重大。因此，选煤厂管 理者必须高度重视相关问题，在生产实际中组织专业 人员开展优化设计，设计有针对性的自动控制系统， 在降低作业人员作业强度的同时提高作业智能化水平。 参考文献 ［1］ 师维俊.带式输送机自动控制系统卸料方式改造 ［J］ .矿山机 械， 2019， 4710 80-82. ［2］ 游成涛.单缸液压圆锥破碎机自动控制系统设计 ［J］ .山东工 业技术， 20182 116. ［3］ 贺伟， 周建平， 李龙浓.自动控制系统在破碎给料系统中的应 用 ［J］ .磷肥与复肥， 2018， 331 47-48. ［4］ 乐声滨， 万云飞， 洪波， 等.立轴式冲击破碎机上部入料控制技 术分析 ［J］ .机械研究与应用， 2018， 312 105-108. ［5］ 任进博.PLC 在破碎机自控系统中的应用研究 ［J］ .计算机产 品与流通， 20187 273. ［6］ 徐青峰.基于 PLC 技术的破碎机自控系统研究设计 ［J］ .机电 工程技术， 2018， 4711 57-59. （ 责任编辑白洁 ） 高度、 速度参数 自动/后退 自动 自动程序 故障紧急停止结束停止 手动后退 手动 工作行走 前进/后退 前进 工作/行走 开始 112