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(矿物加工工程专业论文)基于plc的重介选煤工艺模糊控制的研究.pdf.pdf 免费下载
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文档简介
摘要 2 0 世纪9 0 年代以来,随着重介质旋流器选煤茁噪炭分选工艺中地位的上升,世界各 匡i 及喜讳| 研院昕皆在重们龇艺、洗选设备及箕测控系统等方面做了大靓极的研究和 探索。在重介洗选设备大垂批系列化、简化工艺、不分级入选工艺、煤泥重介、介质回收 净化和模块选煤厂等方面取得了大量积极的成果,并在选煤厂推广应用。 在重介质旋流器生产过程自动控制方面,由于自动化测控仪表及计算朝技术的广泛应 用,已实现了悬浮液入口压力在线控制,悬浮液密度、礅出掳晗量、液位的自动测控和产 品灰分在线回控及技术经济指标的优t e 控制。建立了集自动化过 垦控制与管理于体的生 产管理系统。在各工艺参数控制方面,目前普遍采用了p i d 调节器进行参数整定和在线修 改,根据工艺过程中各参数问的动态变化关系,建立重介质选煤工艺控制系统的数学模型。 基于重介工艺各控制参数( 密度,液位,粘度,压力) 非线性特性和相互间的动态变 化关系,很难建立精确的数学模型,为此,本课题寻求采用模糊控制的解决方案。本控制 系统集重介工艺控制、灰分回控和介质流程设备集中控制与一体,采用s 1 日吲s s 7 2 0 0 c p u 2 2 6 作为系统控制器,建立了悬浮液的密度、液位和分流量之间的模糊控制关系,对重 介质悬浮液的液位进行分段处理,将控制过程分为分选过程和加介过程,不同过程建立不 同的模糊控制规则。建立了模拟量二重回路闭研q 空制,外环的灰分回控采用p i d 控制方式, 内环的悬浮液密度、液位控制系统的密度给定值可以手动给定,也可通过灰分回控输出进 行在线调节,从而达到直接控制精煤产品的目的。 作为一个应用性的工程课题,本文给出了控制系统详尽的硬件设计和测控设备的选择, 部分系统软件设计,以及在系统的抗干扰方面皆给出了具体的措施。 关键词:重介选煤工艺、模糊控制、灰分回控、重介质旋流器、介质分流 墨墼堡王奎堂堕圭笙塞 怂s 毛r 8 e t s i r 】c e1 弼1 0 s ,a s 舭p c o f t b e 妇m 舳s e 删0 1 1 证c o l a ls e 即晌魄 c o 删一e sa n d l l l 出a c j 猫懿燃妇v ed 0 m a n yp o 鲥胁麟煳埯i 猕i n 船瓤 吐o f d 肋s e m 龇 s c 潮峨越罐p a 涮鼹镧碡圈嬲豳赫鹰妇砉e 蠢鹅醐。o 氍e o l 逛姆瓣魏撕轴糯 印曲c d m 蚍c o a l 蹄搬撕0 n 姗m 嘲a i l d 鳓a l0 f 娜m 蹦0 ne q 峋舯舳坞芦。d _ 嘧e s t t h e p r 峨舢p a m 6 肋,o o 献岫d 舶s em e d 讪m 蹿删。璩d 鼬s e 碱黼c j | m d 锄e ,m o d 【l l 趾 s 芒笋a 薹盔l o 鞋p 赫懿辩雾融惑 i n 铡协喇m n d l0 f l b c 概m 。d m 母蛾触妇鼎缸商v e a p p l i c 如io f 批舳岫 煳训c 0 酬瓣8 n d 船c 0 i 嗽橱幽1 0 蝴t l l e0 n l 眈删o f t i l e 蹦蛳 嘲艘瞄璩班e s s 喝氇e 矧1 6 0 ! 妇翻鞠瓣越通c o 醢嫒嘏鲷印锄西溉漆文嘲撙越劂e 渊删蕊妇嘲姒妇锄陆燃锄斟o f 础证即姒a n d 惋刚蛐 c 0 i m o _ io f 龇艳曲m c a le c m1 1 ( 盯璐,黼酬e do l m 耵蛤珥0 ( b 嘶0 nm 鲫噬卿m m 科她 燃础嫩删a n d 艘删斑雠嘲确燃随嘲鼬溅稚 l m 耐谶丽强8p a 翻m 蛹辩睦l i s 硼嚣辙鹈珏y 印露融幽甑a c c 魄如濂由蒯e 确瓤醪 b e 锄豫le a 幽p 臼m 咖j n 妇珥e 鹞m em 融b e m 硝c sm 删l do f 妇m 。d i u m 珥印烈躺o ni 1 1 。( 删母啪黼嘲e s :龆b l 西 矾 彝a 耐蕊翠黯撙嗽攀围蘑暾蝌l 器畦话s c 渊碗牟鹤辩国涟m 翻融协幽峨 n 0 i 】1 j n e 盯烈懈髓锣赳1 d 恤对聪眦i c 吐哑骈地蜥o nk 怕,e e ne a c ho 吐l e r l l i 曲睁i m p o 姒协 e s 【a 1 ) i i 矗1a c 洲删略m 甜弼咖m c sm o d d 。1 1 荆删砥1 l l i s 辟。墅瑚i n 辩e l 【也es 0 l u 妇也啦即p l 赫雏i o 蛀 嘲删隧润烈渊鼬薛蒯妇鼬咧瞄藏础浏,戚糖 c e 蛐 a lc 0 删o f m e d i u m 黼m 越女五n ej 1 1 鲫e 她1 l 】e 豫l 觚讲商印h 蜘嘲】怕e 飘唧精商伽 h 删d e l l 蝴焖l 州矧姗v o h 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全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复 稍手段像存、汇编攀登沦文。( 缳密遗学位论文在簿密君遁篾卒授权书) 。窝 时本人保证,毕业后结合学位论文研究课题蒋撰写的文章一律注明作者单位 为安徽联工大学。 学位论文作者签名: 肼交 导师攘名:7 长蓦、晨 签字萄期:沁年月哥签字葛期:跏l 粕翔占猫 l 绪论 。 谍题的提出及意义 1 绪论 在2 0 世纪8 0 年代,国内外的煤炭分选基本以跳汰为主。9 0 年代以来,随着煤炭市场 供求关系的变化,用户为提高生产效率秘减少对环境的污染,对煤炭厦爨要求不断掇离。 再女h 上受撩涟、天然气激烈竞争滟影响,键艘滤嫌工堑赢赢效率、低成本方趣淡速教展。 分选精度商、操作方便、易于实现离动化的重介质选煤技术( 尤其是大直径重介质旋流器) 受銎隐嚣鬻骧。在主要产煤藿家,夔奔霞选煤曼嚣为主导她黩,到年代,重分瑗逸漂 二例己由第二位e 升为第位。煤炭是中国的主要能源、产辍已占世界第一,但入选比重 仅占4 8 6 ,重介选煤比薰仅占各种选煤方法的3 溉,中国急需发展造煤,尤其急需发展重 龛囊选煤。 随着采矿自动化程度的提高,开采深度的加深,使原煤的质量变坏,细粒物料的比例 相对增加,矿物的可选性变差,在采用粗粒物料重介质分选机的同时,细粒重介贡旋流器 得到曰趋j 。l _ 泛的应用和发展。相对于跳汰选和槽式薰介分选盯睐说,重介厕鼢张鲔 种 利用离心力场强化细粒级矿粒分选的设备,能使密度差值小的难选和极难选细粒物料也能 获得精确的分选,且设备结构简单,无运动部件,分选效率高。由于大直径重介质旋流器、 有压绐料与无压给料三产品重介质旋流器和煤泥蓐介质旋涌器构出现,重介贡旋流器选煤 的八料粒度t 限已有j 泵先的1 3 珂m 扩大到印8 0 m ,有效分选下限可达o 1 5 o 1 0 m 。美 国原大都采用槽式重介分选机,近年来其比例不断下降,使用重介质旋流器的选煤厂已上 升到5 1 5 。澳大利亚新建的选煤厂均采用大誊径重介回莉觥主再选设备。中国新建 选煤厂和老厂技术改造也大都采用重介质旋流器选煤技术。 为岛瞅重介喷选焰排的发- 晨,1 9 9 5 ,1 9 9 研弹原国家 * 委,国家计委分别下达了国 家“九五”科技攻关课题“大型尚致,鑫萤介进煤简化流程新工艺及设备”对重介庶是煤技 术进行集中攻关。课题攻关目标是研究出套全新、简化的重介质逸噤工艺流程:研制或 选用能实现这流程的大型高效设备及与之配套的自动化过程控串卿生产管理系统。要求 普及推广高精度的重介质选煤方法,改变目前中国选煤厂普遍存在的( 占6 0 的使用跳汰选煤 造成灰分较高、且损失较大的状况。同时,阿瞄邕噪基建投资。课题由煤科总院唐山分院 提出并承担责任,贵州搁扛煤电公司老屋基选煤厂协助宴施。 在以匕所取得的积极成果的基石舡上,为探索套大型、简化、全煤入选重介质简化选 煤工艺,设备及自动化系统整体水平高,配套性强,为中国多数选煤厂提供可供借鉴的、 具有方向性、带动型的成套先进选煤技术和设备工艺,具有典型示范意义,使中国重介选 安徽理工大学硕士论变 漾工艺、设备藏自动纯控制技未水平上一个新的台阶,剃拯挂中溺洁净媒技术产、监化和中 围避煤生产向优质、高效方向发展,提高其绥朔喇蝴社会荔r 盥。基于i 比提出本乖 题,旨 在遴嚣重奔洗逡工艺瓣楚纯程撇嚣佟逛积投懿磺突。 在重介质旋流器生产过程自动控制方面,为提斧s 控制精度,霸前国际国内均采用p i d 控制,采用了p i d 调节器参数整定与在线修改,根据工艺过程中务参数间的动态变化关系, 建立重分凄逸辅警鲻l 系统豹数学摸麓。分辑系绕特征,蕤窭遮霜龚校芷瓣淫没诗控潮 系统方案,给出其控制算滋。为进一步撮商控制效果,本文力求建立以计算朝为核心的模 糊撩审系统,横蝴控制方案融成为各洗选工艺( 包括煎奔、跳汰、浮选) 控制系统的主要研 9 谤囱。 1 2 重介选煤的现状与发展趋判1 嗣【蛔m 2 0 世纪9 0 年代,重介甓茵螺步代替跳汰选而上升为主导地位,由于大直径重介质旋 流器、有压f 蝴无压i 刳轷品重介尉懈以及煤泥重介魔萌橱潞的出现,重介厕睫 流器选煤已代替 椭的斜轮和立轮重介分选而成为首选技术。国外走的是设备和厂房大型 化的道路。如澳大利残选煤厂大都采用直径l0 0 0 嘞的重介质旋流器;朗艾道( 天靼p 有限公 司在成庄矿建设的模块式选煤厂采用的是直径为1 1 5 0 皿两产品重介质旋流器;英国把主选 设备一l a r c o d 鲫s 型无压给料两产品重介质旋游淄韵直径由7 0 删1 3 5 0 【i n ,研釉阮压给料 三产品旋流器,用来简化工艺,达到降旧i 投资减少生产费用的目的;俄罗斯研审峨功了 f 1 7 l o 5 0 0 型等有压给料三产品重介霓睫漆器。 中国近年来新建选煤厂或老厂改造采用的重介质旋流器大部分直径为1 2 0 0 13 0 0 i i i i l 。为了简化工艺,我国从2 0 世纪8 0 年代开始研制有压和无压给料三产品重介质旋流器, 到1 9 9 5 年时具有代表性的产品是n w ) ( s7 1 0 5 0 0 型三产品重介质旋流器,并推广应用于1 6 座 中小型厂,但其两段旋流器的分选密度差较小,改进后的7 0 0 5 0 0 a 型,单台设备处理能力 偏小,工艺系统不够完善,也没禽g 在大型选煤厂中推广应用。为了加快重介质选煤技术的 发展,1 9 9 5 ,1 9 9 6 两年原国家科委和国家计委分别下达了国家“九五”科技攻关谖题“高 硫炼焦煤全重介洗选5 觉除无机硫成套工艺与设备”和“大型高效全重介选煤简化流程新工 艺及设备”,对萤介盈谴煤技褐圭 行集中攻关。“九五”期间重介质选慊膨a 粥导了突破 性的进展,以具有我国自主知识产权的大霎归臣碰渊三产品重- 介质旋崭瞎为主送泼各的简 化重介质选煤工艺研究成功并经受了生产考验,在贵州盘江煤电集团公司老屋基选煤厂建 成了分选 脱介设备台数: 采用香蕉筛进行湿法分级;选用筛缝为a 衄的脱介筛进行脱介,可大大减少脱介筛面积,强 化脱介过程,降低介耗、水耗。研究微细磁铁矿粉重介质旋流器工艺,以强化细粒煤分选 为主要目的的脱硫降灰;细粒煤采用选前脱泥作业,煤泥直接去浮选。 ( 5 ) 暑用了犬型化 致备及科学合理的设备布置探索选煤厂设计建设的悖激化。对主要 设备需进步进行大型化、系列化和提高可靠性的研究,同时需解决大型重介质旋流器的 耐磨和电耗问题;进行降学啥理的设备布置,需拐意讨进一步降低基建投资与生产费用的途 径和方法。2 0 世纪9 0 年代中期,我国从国外引进模块选煤厂,选用的是大型重介旋流器选 煤,旋流器直径达11 5 0 哪。 ( 6 ) 在对重介悬浮液的密度、粘度、液位、 料匪力以及灰份的自动回控方面作出积 极研究,加强智能仪表和测控系统的研究,建立系统的数学嗅型,进行参数的在线调节和 修改,积极探索模糊控甫! 睦溪i 介工艺中的应用。自动化方面,研制重介质旋流器选煤系统 嗣靠性自动控制仪表及传感器、计算机软件和自控装置,实现生产过程悬浮液密度、磁 性物含量、液位、产品灰分智能控制和整个系统技术经济指标优化控制。 淮南新集矿花家湖选煤广系原德国s o 曲i a - j a c b a 选爆厂的原套设备,分别与1 9 9 7 、2 0 0 0 年拆迁和建设而成。其重介选煤设主洗斜轮和再洗斜轮,为主、再洗三产品分选。系统提 供主洗介喷系统和高密度介质两套系统,庞大丽复杂。控制系统为多变量输 输出,仍采 用传统的p i d 控制,其主、再洗密度很难得到精确控制,现场基本上为手动操作。 本科题拟在原系统的基础蜥改造,用3 n w x l 2 0 0 8 5 0 型无眶给料三产品重介贡旋流 器取代刳耗分逸叽,列喾凋浮液的回收净化系统进行改造。用套冶格介质,洗选三产品, 通过旋流器一段的浓缩作用来生成二段的高密度制各介哽。二段密度的调节可通过改变旋 流器的结构参数来实现。 1 0 2 藁舟优他工艺的研究 改造蕊的设备工艺流艇虹下圈2 所示; 繇设蠹工_ 襄漉程强 f 趣2f 1 口w 朋) c e :s s 对蝴o f 盎呻 在上圈中用红线代表介哽流程,绿线代表煤流,h 干糯电会幡介嘛x 干表稀介质,由于 旋浚器二歉懈窝孛爨产螽经形簿、麟奔g 萋一段熬会凌为会格余蒺,壹攘强会穰奔囊 桶;三种产品的脱介筛= l 凝因用循环水喷水脱介而被稀释,回稀介椭经直接磁选酗收净化 后再返回合格介质桶;精煤段经弧形筛脱介后介质再主洗分流箱d y l 的作用下,为实现主洗 密褒、滚鬣、越度熬控剿,霹翻l 銎瞵分懒会旗分爨藤,其国溅激恻嚼由搿l 熬嚣 度著哥垄嘲。为实现对台骱质的控制,谯台格介质管路上安装了密赛湘l 和磁性街蠡溪计, 雀各介屈到褥霉苎陵| i l i i i 自! 计, 女:i 白虹品皮带。e 霉毫眭! 灰j h 艾;j 疆过主聋先舌 演措9 自d y l 、高密崖e j j 潲 醚2 和鸯b 农阕k 来控卷l 主淡众曩。 2 32 自动黼帕蠼求悯 重燃蹇疆孛,薰暴浮渡密度懿稳定壹装影酾凝瀑产鑫静菇壤。葵密裹簧黎控露瞧 菜1 蒲怠鳆,密度涝动需小于o 1 9 f 埘3 。悬浮液的密度给定值由糍分j 翎示决定, 安教壤二f = 大学硕上论文 摄摇获分强控艇,当荻转壤大鼓,嚣辫甄密度绘定氇;警灰j 争戴奎簿,震疆裹密发绘定 值。根据密度计溪8 得的密波德与密度给怒蝴比较,如果密度过低,增船主洗分流箱d y l 开度,加大主洗分流量,使更多的密度过低的不合格介磺进入稀介介暖许甬,经磁选回收净 化最返回主淡分凌鼹如密发毫,打开魄磁勰拳阕,隧耱密度的降羝,剃崎莲东阕弼辩度。 对子介麓棰韵液位控涮,液位应膏躐高最低限位,低位痤保i 芷介璇泵的迸辩基力,高 位应保证停车时设备及管邋中介质的回流密量;般情况下介质桶液位的高f 氐取决于系统 中的磁铁矿粉盼憨量,液妫逢 露说明磁铁酪懒总量过少,应增宓彩眩辩度以增加浓允质或 磁铁矿粉,鸯拜介分流酶离寮度悬浮 - 凑鑫嶷整塞耩,奔瘊可来鑫舟爱惫藏焉空气提辩器来 提升和输送介质。介质桶的液位控制应与介质密度自动控制统考虑,如密度偏低目 & 啦 过低时,应逡择增加介质,而不是加大分流量。 进入熬浮滚系统中鹣缀黼两黎分,由滠蕤爨搿帮入熬暴燃褒分选遥程中产生 的次生煤泥。悬浮液系统中煤泥的排出翻橇产品带走的煤泥和磁选尉女粥 出的煤泥。悬浮 液的粘度和稳定性是矛盾的,粘度大则稳淹性高,但系统中煤泥含量过商,影响旷物的分 逡效果;豢獗爱基薤羝,影溺羹悬浮滚豹稳定眭。系缓孛熬潆混葸鏊袭存蓬争动擎餐, 系统中的煤溅量不可能无限积存,也不w 自既限减少。警系统的某撒改变时,擦泥量 就失去了平衡,煤泥量增犬蘑诲削、,但会在新的基础e 遮至嘶的平衡。般情况下,可通 过改变分溅爨采潺瓷嫩中豹煤泛食爨。由子襄度魏壤的溺难,系绫孛煤泥量盼测迩是 通过溺定祭娩中的磁性物含量,再结合系统的密度僮捞耱得到。 总之,麓悬浮液的控南蚴呗4 是:含格介质桶内悬浮液密度一旦升湔,就减小分流爨或 鸯目清水;密度一旦降低,找瞻女 谠爨,进行浓缠;波逝低,说爨窳统中贪鼹境, 需热赢密发奔矮或磁获静除i 口 应离,稀加大努流羹。农正常盼生产避程率,滚位般眈 较稳定,悬浮液密度的波动也小:控制系统应有稳定性,系统参数变化时调整瞳隗濑控 制精度要高。 在重奔分选系统串,溪炎蘑黻失墨器窍嚣帮耪缀成,精漾、孛羝酶夏产瑟攀淹一 部分和磁逸尾煤中的介质搦失,基于以煳9 ,实际生产系统中般不会出现主洗介质液 位和密度同时过高的情况。如果生产失撼人为因素导致系统中介赞含量过多,可设震液 位秘密度避瘸掇警;鑫动戆爨系统工终襞爨爵爨劣,不囊鎏裂是晕穗蹲鹣王终效聚巍关, 而且与工艺流程、磁铁矿粉损失的大小等囡素有关,如原煤带水过多溅介匮损失过大导致 介质撇过高、密度避低时,仅靠自萄b 撰潞0 系统就解决不了问题了。 3 控制系统硬件设计 3 , 毽黼方秦豹援警3 4 3 控制系统硬件设计 重介憋浮液的密度、液位控制系统为多变量输入输出系统。系统的输入变量来自于密 度诗、滚绽诗殴密度程液袋戆灏囊鏖,耀次密度器斧雠熬塞度缡麓;竣密交量海烹洗 分流执彳亍器开度、加介分流熬行器开度、加水阀的开关状态。由于输a 变量与输出炎照的 相互关暌睫和系统的复杂性,很难建立系统的准确数学模型,也不宜尉传统的p i d 控带牝本 谍题在传旁妒i d 空毒的基娥匕默s i g 鳓e es p 2 0 0 眦为主控设各,采取模糊控制冀法,以 期在控裁系统的稳定瞧、凇确性、动态变纯反应静抉遴性取得突躐。控靠l 系统框豳如下 图3 所:示: 一获分仪l 一 强3 系糯糖制禚围 f 够c c | m 嘲b 触吐掣蝴 灰分豳挝删是根据黼晶灰分仪雌线凝熳域,岛获分给定值的燃,来调气 藏匿 浮液懿密畿给定徨豹释巍线整鞠。在筏窳 隧爨广静髹重奔控豢溺统中,重基浮液酶密 度给定值魑人工给定的。通过对原煤的可遄性试验分析,得出精煤产晶的灰分值与黛悬浮 液的密度憾之间的对应关系,再根据对槽煤产品的灰分要求,来设定熬悬浮液的密艨给定 篷。在嚣滋凌鳖耗较靛翁潺蓼专下,萄淡黻势较稳迩豹藕煤产赫,警瑟煤戆燕壤貉诲 变化时,汐翰值与密度给怒值的对应关系就会被打破,需重渐设定毽麟定值,亓瞄_ 在实 安徽理工大学硕士论文 鼯生产中缀蝴l 。获分僮与蔻嚣浮渡黼发泠定篷的这秘对痤关系,谣羯塞逶瘟控纛爨受 据原煤质量对之进行在线修改,以实现原煤荻分的在线控制,但需对原煤睫鸯进行在线测 定。为稳定精煤产品的灰分,本文提出在线获分回控的控制方案,采用p i 噍带0 。其控制框 圈如上图所示。 组态煎穗“是通过安装旃鳃态软件的计算执对控制系统进行数据采集和实时监控。可 利用组态控弗撒术以眦( 可编程序控制2 黔为核心构成计算胡胸测控系统,以智能仪表和 p l c 完成信号盼沿检澳与 空俸4 功能,i p c 秘缀态软件则用于系统的监控。与各系统专用的 缀态软停辐瓣鹣是各耱逶两镶态软 孛,常溺黧产遭焉缓态软辖奏巍控霹撬编态、麟s 、 k i n g v i e w ( 组态j 0 等。 系统设脊自动、手动两种工作方式。系统正常工作时,自动调节;獭系统需要或控制 滋理故障或自予生产出瑷赦障( 翔液盥或皴熬过离或过低嚣警) 嚣毒,必不影响正常生产, 控露可用手绷节。控每系统的入规菝日筒采用触摸群,宅宥专业静缀态软件,讴价格较 高;工控机作为控制系统的 期接口设备悬必须的,可用纲态软件生脚甜密带0 系统的监撩程 序,但系统故障时影响生产,控卷螺舴枢露扳如图4 所示: 豳4 重俞缀剃搡痒框匿皈鬻 f i 酣c ( ) i 吐瞄p 卸瞄o fh e “”n e d j a 8 q 聊面m l 毒 3 控制系统硬件设计 0 主浚泡i 旺示l 主淡浚寝溅量篷2 糕煤获分攫量篷3 鹅煤灰势绘定囊4 主洗密度漤l 爨壤5 主洗密度鲶斑傻6 糟煤荻分绦定旋锤7 自动、手动转换开关8 电源开关9 主洗密度给定旋镪l o 加 水阕谴行显承l ld y l 开度显示1 2d y 2 开爱显示1 3 介质流程设锝集中启动开关1 4 集中停车1 5 集中、 就地转换开哭玲禁启按镪l ? 禁寓解除蝎愈率颈告1 9 手蠛隶蝴1 分流转换联2 0d y 2 分流转换 开关2 手韵控黝晾瓣拜关2 2 差凌泵选择扦荚2 3 耨舟裂逸 犟开关 在自动工作方式下,系统自动调节撩度和液位。波位稳定在上下限间,密度稳定在一 定值,此定值由在线灰分濒4 试仪的回控德决定。当生产需要或系统故孵时,系统需骚i 积亍 天工手动捺麓,逶过藤转控裁瑟叛上懿鑫霸、手动转羧歹 9 警,系统谖繁餮手动浚悫。 在手动控制方式下,通过密度给定期姗给定密度傲,设密度测凝波显示2 - 液能分段 值l l 、l 、h 、嘣通过p ic 的内存变量用软件设定,控制颟缀设液位测擞值 a 示3 :主洗分流 麓掰l 、鸯# 分分浇耱斑2 懿开发、鸯拳漓瓣牙关状态势舅翔l 羹燃开关i 5 、转换开关1 8 帮热 水阀开关1 7 身t 控制,面板设主洗分流箱d y l 、加介分流嬲2 开度显示,加承润状态照承。系 统设总电源开关,当手动调节无法进行时,需停车进行人工排除故障。 选煤厂爨分工艺系统巾浆漫备可分必薰奔煤淡程浚螯窥重奔分磺滤翟设鍪。塞奔煤溅 程设备有璧介旋流器等垂魄设备、皮带梳、脱介设备等,这些设备簧求选煤厂集中载啸乱 但在重介工敬瞪制中需要宵状态显示。介质流程设备脊旋流器、介质浆、介质管路电动泵 阀、分流穰、磁选梗和介糖曛等;系绒采用集中和蝴停车,设螯均嚣霄燃转曩示 信号,分浚箱要有开度鼗添,开车i 宥鼢擎预告帮事蔽羰警信号。淹繇过设备癌动熬尖蜂 电流,采用j 麓介质流启擎,肩车延时时间般为3 5 秽。停车应考虑避免介质的损必和介 唐i 黼的溢出。 3 2 系统硬件 羹计 本课题采用西门予公司的s i 酬日临s 7 2 0 0 系列的小薅卿_ :c 作为系统的控制器,用予系统 的流程控制、灰分p i d 回控和作为重介质懋浮液的密度、液位等模拟煮= 重回路闭环横糊过 程燕翳翁调慧器。 s i 凇t i cs 7 _ 2 0 0 系梦f j 可编程序睦制器采用全集成自动化技术,它继承了s 5 系梦l j 稳定、 可靠和故障率低的精髓,襁c p u 运行速度、程序执行效率、故障自诊断、联网通讯、面向工 芝稷运动撩豢l 豹功髓集成缓及实瑰故障安全瓣套错与瑟众技术方面取褥了监雾公认豹成 就。其不断僦新的编程组悫工其,为宴劲妒沈编程组态鹩翁再j 径和友好性以及与匕位移 l 组态 安徽理工大学额土论文 蓉绞蕊集裁缝鉴;鬯襞了令软侉孚套。 警衾l 密喝1 1 3 l 一3 熬多耱裹级缮稷器言黼陵,经 p l 琏实现复杂工艺编程、多缀回路调节、以及模糊控制( f 妣z yc o n t r o 】) 和神经元控制 ( n e l l r o nc 0 n t r 0 1 ) 等智能控制髀法时具有类似高级程j 芋语裔的特点和优辫。 西门子公翊的s l 翻列s 辨一2 系歹& 霍予,j 、型照c ,其系梦产晶毒纾啦怼醇踅殁您嚣,全赫 产品随垃2 4 弦秘糟2 c 班及编程软件s 獭7 喵i c r 。庸i nv 4 。鞋n 。c 妫缀态监控软件。 可用于代替继电器的控艘炀含,其内置的p i d 黼幡可用于凝分回控,魁q 8 5 通信接口可用 于位机的组恣竣控,其可扩鼹要l 撮大的2 4 8 点数字量i 燃5 路模拟量i o ,最多3 0 k b 瑕净 帮数字存德空瀚,霹轻捡实溪本课题系统游& 黼。 重介工琶羧制系统是个集h 蝴态膝控、多路模拟量输入输出、设备运行状态驻 示、设备闭锁啦溶l 作输入的多点数字糕输入输出的中小型控制系统,控制系统的系 绫渡线垂翔霆鑫耩忝: 2 2 0 v 获分仪 2 2 0 v 二 鸯洗密度计 + 2 鳍l 圭稳藏盘 船吖二 妻糖精度计 + 2 “_ 密崖齄定 + w w - - - - ,一 + 2 鳃_ 获 障定 p i d 髂一4 8 5 + 2 4 v 爱蕃斌行信号输入 e 三二 ;一 卜叶= = 1 一 。一 礤腔2 l 0 _ = = p 一 | 2 一亡= 一 设鲁集中崩动信号 q ,l 甜n e i 啦2 2 器 n 巨 g 黻2 2 e 凇2 l h 心2 2 上位帆r s 4 8 5 辩l 开度蓝示 c m 卜臼y 2 d y 2 开度显示 搬水闲运行、显示 报警绩号| 集中启动 鍪童夔鳖蕉鳌委羞 起车预告开荚 嶷中就地输啦 瘫疆车告羲翻 圈5 p l c 外部接线总图 f 囊p c 艄溅蠡孽鞋融 1i 晌蝤盼配 p l 麟0 系统中,每卟蝴最和赙量皆需给予分配一卟i o 地址,根撇入输出点辫睐 确定摸决的选掭。枣子巍镄懿赣氍摹令l 内患戆徐格擐囊,掰鞋减少点数怒降曝系统殛终 魏用的主要措施。 在介质流糕髂的集中启动中,现场的每台设备的停l 埘;韶都可以绐系统一个禁f 自傣 号,禁寤偿号嚣解除方g 润黧藻中启动。礅台设餐鼢停壹按镫熬渗器触点燃鞋吐 豹禁窟按键审联后输入p lc 的个输入点。 系统中的某些信号可以设置在p l c 之外,如系统的密度、液位、获分显示值可以崴接取 自测量仪 主、再洗分流耩的开度值取自执行器,d k 科技行器可对摆杼的壹线位移谶 亍检 溺,帮短移毅送器将搔强愆移测氆,著转换为与拉释位移接应翦弱3 德淞歪弦半渡电流詹 号,该信号经过滤波、调零、差动放大,褥经过恒流输出_ 环节输出4 2 0 l i l a 标准电流信号, 此信号与拉杆的位移信号相对应,随着技杆内缩而增大,随巷 立杆的外伸而减小,辫将此 信号转纯为嚣囊痿号,浚疆至开囊表。 在p l c 输出功率允许的情况下,可将开关移浇湘间的几个负载并联,共用一个输出点。 如加水阀的控制输出点可以同时驱动加水电磁阀和加术阀的运行显示。p l j e 控制系统中,为 减少i 内蠡数,霹弱继曝瓣、接睡器豹辘魏簸点亲赛孵狂乡嘟熬硬磐p 逡锬,莱生甥沩疆立 的小系统w 以不戳丽巅攘用继电器电路来控制。控制系统的i o 点分配如表l 所示: 嶷l 系统洲制i 输入、输出地; 配表 列融ll 囝d i s 硼瞒西l 。g v 鞠l 越斑 i o 点 设备i o 点设备 a i w o a la i q 0d y l a i 张a 2 a i q 2d ¥2 | 矗礴4矗3 a 1 w 6 a 4 a 1 w 8a 5 矗i 鞯i 0黼 丧l 中的模拟鬣i o 设番号定义如下;a l 刁盼戗 2 _ 主洗密度计a 主冼液像计 a 4 一主冼牯空计晒吲喇毪台定a 6 一获舟给定d y 卜主冼分流输出d y 加介分流输出 表2 数宰纛l 内趣琏臻l 襄 1 曲l e 2 城) d j 靠h t b n 。f d i 西嘲 i o 点设备i o 点设备 i o 点 设备i o 点设备 ;1 0 ,o3 鲢王1 蛰3 i 。获i 乏0蓉嚣l差3 。o激 i o 13 0 1 q a1 1 13 1 1 q a1 2 i嬲( 21 3 1t a 1 0 23 0 3 q a1 1 23 1 2 q a1 2 2珊( 31 3 2 j 蕊1 王0 。3 3 馥暾 l l 。33 l 站1 2 。3丞嚣4王麓3 j 烈2 1 0 43 0 5 q ai i 42 1 4 q a1 2 4d y l z1 3 4s z k 安徽琏工大学硕士论文 l 。5 3 沩戳 王l + 5 3 l 鼹& 1 2 。5 灏l j 王3 5¥g 1 0 6 3 0 7 姐1 1 63 1 6 q a1 2 6y 2 z 1 0 73 0 8 姒 1 1 7 3 1 7 q a 1 2 7 d y 2 j 1 4 o s 孤1o 3 1 0 q 1 oj c f 工4 1s z i ( 2q o 13 l l q 1 lb j 1 4 。2y g瓣23 1 2 q 1 2懈 i 毫3 掬。3 3 王3 q i 3j 恕 工4 4 3 k q 0 42 1 4q 1 4 j q f 4 5 j s ,53 1 5q l 。5 s d 蕊83 i 晷 0 n7 3 1 7 表2 中的设备号定义如下:3 0 0 0 控制系统电源3 0 l 、3 0 3 3 0 8 一煤流程设餐运;行窟号输入 3 l o 3 1 3 璐磁遮虢运行瘩弩输入3 l 1 7 嗡夔泵运行痿号输入j 麓瘩瓣输密掰最薄掇聱输出 q a 、阶集中扁停车j 醑集中就地转换j 胪熊中就地输出z 哦1 、丑恐一主洗泵转换开关丑珉3 、2 疆4 一 稀介质聚转换默岍启芈预告输出s 蕊1 、s z 就一手动自动转授开关s d _ 手动控制输出y 铲艏率预告 按锺羚攀魏,j p 禁寝聪除嚣一手动控裁自承矛关氍l z 弗¥1 分藩磋量并荚勰l ,搿l 努漆竣爨嚣美 d y 2 z 删2 分流增量开关研2 弘猁2 分流减l 酐关j 啉输出 以上i o 点的分配是按控制功能把输入、输出点分缀,相同功能的输 和输出檄组成 一缝,援絮的竣入羧爨摄交叉撒。乏述羧入痿号孛豹转换开关鼹巍令竣 点,翔主洗 泵3 1 4 、3 1 5 选择开关,稀介质泵3 1 6 、3 1 7 选择开关,密删系统的警动自动转换开关, d y l 、d y 2 学幼分流增减量转换开关。设备号定义本替简短,明确,合理的原则,如敬l 嚼时鼹 警信号用揿馨撵音的曹字蹲b 礴葫专,拜枣翻避漆渴壤p 鳓告铃和灯,这里焉u 瓣袭示篱 单疆了。 2 模块逸择 所有的s 7 吨0 0c 雕模块蠹萨每个内都电源,它为c 舢自身、扩展模块瓤其它用电淤餐提 轻鳍壹濂魄滚。铡模爹谤竣哇v 瞧淹l 为本辍懿赣入纛耱扩怒蒋谈的继镪器陵决挺袋宅源,如 果系统配鬣超出了c p u 的供电能力,需增加个d c2 4 v 电源为扩展模魄供电。系统中的传感 器和抽行器瑚嫩用步卜部魄瀛步卜部蝴4 喊哦曝不能茸c p u 的2 4 v 传感器电源搬瞧 震,运转势袋霹麓缱慕纛源失效瓤瓣误囊诈。s 7 一鞠逛舞系绞皆嫒饔麴扩震骥狭邕供 5 v 直流逻辑电源。 s 3 挣制系统硬件设计 c p u2 2 6 模块作为2 0 0 4 年黼门子公司推出的全新产品,全面增强了系统的性能,加强了 s 7 2 0 0 在运动控制、过程控锚4 、位鼹控镱、数据艇飒翮著壤以及遗信方蟊的功。c 剐2 2 s 邋于作为中小型控制系统的控南器,其数字量i o 可扩展刭烈8 点,模拟量i o 可 三谤谶到3 5 鼹,有两个r s 一4 8 5 通信接口;其数据存储区为1 0 2 4 0 b ,本机数字量i o 为2 4 入1 6 出,可扩 餍模块数激为七个。 s 7 2 0 0 的数字艇i 嘣捌酾t 选用8 点、1 6 点和3 2 点共1 4 种之多,包括黜龆2 l 数字量输入 横块、膦2 2 数字羹输出模块和嚣腔2 3 数字量输入输豳l 炱。萁输入电源为d c 2 4 v4 i i l & ,输出 电源为脏2 4 v 典型值。本系统的i o 点数为3 5 1 3 点,数字黝入扩腰凑蝴脚2 2 l8 点 d e 2 9 输入,鼗字激输出扩愁蘸咎蹬潲礴盟28 患d e 2 科输出,箕 蓼出电路辩l 继电器簸点 潍妙 部负载的继电器输出戮场,也可用效应管作为功率放大元件。 雕鹣横 羹量i 静鏊瓷妻瑟廷实蕊 国转挨国鹾疆稻彰礴擞锈戮爨输出) 。在本 科题的过襁闭环控制系统中,5 个模捌粼入值a l a 6 为获分测量缎、主洗密翩0 量值、主 洗滚湖爨篷、圭潞 度溯纛簦、获分绘定藩释_ 亵囊鲶寇簸翻蝴耋稔爨德海潞l 烹洗 分流输出和d y 2 加介分流输出。s 7 _ 2 0 0 有三种模拟蜃扩展模块2 3 l 、日舵3 2 和曰舵3 5 ,其转 换位数臻必1 2 整,x 枣子本群繇冁入2 国,霹遮援嚣令殛眨3 l 搂块、令豳麓模决襄瑙予获 分回控的一个p i d 模块。 在传统豹模搭纛翅寒蝗豢系统孛,p 曦毫赣蘸溯矮广泛戆翊嗣薅窒泰 鼗。由弓爷l 瀣 制不需要被控对象的数学瀵型,结构简单,对不同的被控对象有较强的灵活性租适应性而 褥到簧罄遮实黢,贼醇缀多町家提供艮磐i d 耋翳秘缝豹产熬,懿亵f 1 予公誊l 瓣 s 7 2 0 0c p u 2 2 6 提供的有p i d 闭环控带十魄陕、p i d 撩制指令和p i d 控制系统功律明 等,他f f l 使 弼筏擎,只霞设置一些参数邓霹,s t 嫦7 嫩嚣。蹦l k 辩l 转糖令藏蟹亳挚l d 掺令麴应蹋更秀 方便。本谦题的灰分回控系统采用p i 游黼蚶静令,具体设计在软件 爨计部分介绍。 e 跗艘6 其寿弱令烀4 8 勃彀倍接口,透信接口可以翊予与运行编程软 牛螅汁冀极邋辖, 与文本显示器r d2 0 0 和操作荧0 p 的通倍,与其镪7 屯0 0 之间的通倩,以及通过p c ,p p i 电缆 秘安装并建立连接的组态鉴控较件的t 撞枫之闻的通信e 介质流程设备是指重介质揪的工作设备和回收净化的设备。本系统的介质流程设 备为介磺粉输送设备、介质泵阀、介质桶、磁选机、分流箱等。生产过程中为确保介睫系 统的稳定,各设备应按照一定的顺序启动和停止,且设备间要有闭锁关系,这就是介质流 程设备控制的内容。 安徽理工夫学硕士论文 本系统爨警g 耋翳l 的介爨溅程设备就是疆逸爹毛3 1 0 3 1 3 、稼套嗣露眨3 i 63 l ? 、主洗分溪 聚3 1 43 1 5 及蕻控制系统。系统采融集中和就地两种趣停车方式,在静谶麓试f ,可对设备 进行现场单机翩动;在集中方忒下要设启军预告按钮,预错时间设为1 2 0 s ,进行集中启动。 集中寤动时,巍保汪仓羼系统的稳定,应艏开启磁选枫一耀分质泵一主洗允质泵,为躲 过设备启动豹炎蜂奄流,遥螽磁逸规兹窟奄瓣褥应蹭开,耪车延时对瀚艘为3 5 秒;箨 车耍等到煤瀛程设备停车之厝,停车的先艏顺序为主洗泵一稀介质泵一磁选机,延时时间 设为3 s ,要确骱蜃系统的稳定,如磁选机启动一定要程獠奔质泵开启之前,停止一定要 在稀舟囊泵转l 毫之爱。赍瑗溅程疆备豹襄韵箨在糟漾、中攥帮爵磊耱奔辩歼窟之嚣,戳确 保经过三产品旋流器的磁介凝悬浮液在8 泡介筛上被回收,褥则悬浮液会溺潢筛面流向皮带 机,造成介质的损失。设备闭锁关系图如图6 所示: 一覆麓造 舞奔鹱褒主浇泵 图6 介咸流羧淤备闭锁关系豳 f 4 两g 嘲p h o f 抓嘲哪【蚓出呲 生产孛熬主洗泵巍翡分嬲 哭牙一台,蘧主凌泵选撵秀乡盗袋i 、2 ,耩穷矮泵选择器 关器瞄、4 i 捌j 巍择。系统设肖设备运行显涿和事赦报警。幽现场生产故障或维修时,可按 下现场的停牟按钮,给集中控制系统个繁启信号,禁启储号必须按下禁启解除按钮才能 避 亍集孛癌魂,熬藏亲璃豫开毫豹安全。, 当集中就地转换开关瑚( 她在集中控审i 撇置时,集中控制输出继电器j d 吸合,设备控 制回路的常闭触点加断开,装i e 现场启动设备。当p e c 给出每一台设备的榘中肩动信号时, 黛中控豢惦攀缓号砧礅盎继魄驰 含,撩露4 回路的霹礴女感暖会,设餐勰魂运行。禁痿馈 譬是现场每台设备的停车按镶的常开舷点籁拄卷l 室禁痘按锻琊相并联作为设备黼躺输 入信号,禁启输入后必须禁启解除才能重新粲中启动,禁雇输入信号蝴+ 为2 4 v 。设备接 3 控制蒺统硬件设计 皴器酶常开皴点佟为每台没鍪运嚣显示焙号赣入j 溉c ,设蘩女运行显零在鳃悫监控疆蘸上 实现。奔黉流程设备的集巾就缝隆制原理阉7 如下: 3 2 3 信号i 朦遒与显示 图7 设备集中就地控翱原遵豳 f fc c 粕鲫嫩鞠d l o 嘧c 啦臻瓣 重务给逡建毽孛,系缓餐参鼗露骥羧至逶当毽稚l 争魂态鼍嘲爹汰态。控豢潮游爱 现场各参数的模拟量信号,按钮等开关鲎潴号,输出控审| i 1 裔号都要辖i 入瀚出接口( 过酾黼自 来完成。本带的重介工艺系统控制是在前瞬系统设计的旗础上,介绍开关信号、各参数的 售号的竣入竣蹬及其显示,骧及控裁系绞各擞錾劳能斡璇传实现。 1 参数调节手动自魂方式 各工艺参数的调节通过燕洗、加介分流和加水阀实现自动调节,假是荏勇罨统故障戏生 产出珉意夕蹶失控时,需裳捌鼹节以缎护难常的生产。工艺控审蜻溺s 没置了手动蒡珏爨动 两骑燕割方式,自动控爨| 隽试下,系统爨渤调苇各工艺参数,控嘉狰落黻麓雕¥z 靛三稠 电机的正反转,单刀双掷开关q 在自动状态;在手动控制方式中,单刀双掷开关q 打到手 动状态( 见圈1 3 执行机构撩审螈理图) ,通过手动控制按锹n g 帮n i ( 来黼燎统分流的增减 囊纛热拳阑瓣开逮。主凌分满灌遂手韵控趱黼关( 戮l 溪减塞臻入辩l z 耪秘l j 分弱 对应于手动按钮n k 和n g ) 和加介分流转换开关皆采用单刀单掷开关,设嫩带0 柜面板上, 2 l 安徽理王大学硕上论空 闻样手渤控黼加永开关两落设税控审l 摊隧擞t 。 2 连按传感器登陡酾脊弩输入通澄埘 密度、波位和灰分作为重介工艺的量个重要参数,直接影响着黧介分选的效果。r 射 线砻强 纹、y 射线密赛汁秘怒声波渡位嚣蟛配备2 2 跚交流电源,实瑷鍪参数鳃在线涣量, 皆提供著予路d c4 2 0 蜮工业标准静徽i 电流,作为参数反绩键,用于生产的鲁动控制, 也可输出到鼹示器,显示备参数值。z 争8 9 a 型,射线在线测灰仪以及8 m d e l 密度计本身就 有江d 数字鼹示窗口。 杰溺鬃穗攥靛清况下,灰努饺据洪瀚4 2 稼逸工溉标准的穰 ;i 彀流对痤予4 2 0 的灰分值,根据精煤灰分缎的不同可以通当放宽灰分值。对于密度计来说,4 2 0 l l l a 工业 标准的模拟电流对应于1 0 2 0 9 踟3 的密度值,i 蘑常重介质悬浮波的密度值最小不小 予拳麓馘蘧 0 暑,鳓3 ,毫密麦悬浮渡酶密度蜜逶鬻为i + 8 9 ,揪3 。渡霞谤羧懑熬4 2 0 i i l a 电流倍号,对应的液能高度可根据现场的介质桶的高度而定。变送器输出的d c4 2 臼l l a 模拟电流可以转换为实际的物理量,如密度计输出的d c4 2 0 i n a 信号,对应于6 4 0 0 3 2 0 0 0 敬数字鐾,瓣应于l 。0 2 。g ,e 掰3 豹蜜嶷基,这撵蜜发罐纂公式强: p :警 ( 一6 4 0 0 ) + 1 o ( g 硎3 ) ( 式 1 ) 3 2 0 0 0 一6 4 0 0 、 燎馁感器的电压或魄淡售母连接婪逮粼量虢 模块融,是减少电磁于捷,列麒黪潴号 应使用薜蔽双绞电缆,且器蔽罂耍两罄穗浏栩。对于不带隔离的模拟照输入模块,在e 即 的m 端和测耀电路参考点m 。之间,必须建立电气连接,以防存在畦搬差。图8 为传感器 至模拟量输入模块的连接方式,所用螅髓记簿其有如下禽义: 背粒总线 圈8 传啦黼连攘至梗拟量输入 目i 映, f $ c e “罄c l l 嫩o f s e f 8 a 瞳逸蔑琏搠醯盘 渺测量导线( 曲9 渺测量导线( 负)硝接地端子 l 十2 “直流嘲堵喘阡m 。模忿懒幢嘟各的参考电压 3 控制系统硬件设计 模携 爨簸入横块秘f 隅l 采罱甄线豢姨送器靛连接方式,变趋i 憋2 “壹滚电源季麒 提供。供奄电压l + 也可觚搂块多 部镄入,僵必须将两线潮变送i 睹残配置为四线镧交送器 方式。 3 密度和获分给定信号输入及其显示 穰藩爨输天穰块的鬃程育d co 瓣积饕0 2 濂磊等,量程豹逡择累揍嶷上静d i p 开 关来设鬣。本课题的密度和灰分给定信号采用d c0 5 v 信号输入,对廉的数字量输入为0 3 2 0 0 0 ,对应于实际物理擞的密度值为1 o 2 0 9 c 晰3 ,灰分簋为4 2 0 。绘簿直通 过调节分蒸逛路数霹潢泡辫器露辘窭g 酾之秘熬蘩一毫基篷,荚瓣痤麓实躲凌璞赣霹震 式3 - l 导到。 无论胎度、灰分给定值,还是现场传感器的反馈值,也无论鼹d
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