基于PLC与触摸屏技术的原煤采样系统的设计与开发

1、基于PLC与触摸屏技术的原煤采样系统的设计与开发    摘要:应用PLC技术及逐步发展完善的人机界面控制技术,设计出适用于选煤工业生产环境下的原煤自动采样控制系统,用以提高当前选煤厂选煤生产线中煤样的质量、运行系统的稳定性和可靠性,改变现有的采样方式,减轻现场作业人员的劳动强度,也改善其工作条件,提高采样的质量和可靠性。关键词:原煤采样;人机对话;模拟组态;指令与反馈Abstract:It applies for controlling technology of man-mechine panel and PLC technology. It desi

2、gn to adaptsampling system of primitive coal under picking up coal. Through appling for controlling technology of man-mechine panel and PLC technology, coal sample quality, stability and reliability are improved, samplingman-ner is varied, labor intensity of field-workmans is reduced, working condit

3、ions are improved. Sampling reli-ability and quality are improved.Key words:primitive coal sample; man-machine dialogue; analogous configuration; instructions and feed-back0前言随着我国经济的蓬勃发展,国民生产生活对能源的依赖也越来越大。在广大国有煤碳生产企业获得巨大经济利益的同时,也在不断地改善企业本身的生产力水平,生产逐渐由劳动密集型向自动化生产方向转轨。在原煤采样与分析的工作中,发现多数企业包括国有大中型煤碳企业,其原

4、煤采样工艺流程多年来并没有什么变化,依旧以工人在现场随机采样为主要途径,显然这种生产方式不仅劳动力浪费是巨大的,对企业的安全生产也十分不利。现就针对该生产过程设计的一套自动控制装置作以原理性阐释,以解决当前生产与工作中的诸多问题,提高企业的生产水平。1原煤采样系统的组成原煤采样是指从特定量的煤中取出一部分有代表性的总样,以供确定该特定量煤的质量的过程。所采总样在数量上很小,但在物理和化学性质上却能代表该特定量的煤。由于煤是不均匀物料,要取到在质量上同这批特定煤量绝对相同的煤样是不可能的,只能做到性质不偏向一方,而且在一定范围内,即必须尽可能地接近特定量全部煤的平均质量,才能以这一小部分煤的分析

5、试验结果来代表这一特定量煤的平均性质。原煤采样就是为确定某些特性在采出的原煤中能连续地完成煤样的采取、破碎、缩分和集样,制成工业分析用煤样,余煤还要返排回原煤。2PLC原煤采样系统的设计思路系统在设备级上有初级采样机、一次给料输送带、破碎机、二次给料输送带、缩分器、样品收集器、弃料提升机等。控制一级由PLC、人机界面(HMI)及上一级DCS系统与控制电动机的各种执行器组成。为保证系统的连续稳定运行,可设计系统在2种方式下工作,实现三地控制。控制柜设在低压配电间,由HMI设备和PLC组成一套完整的控制中枢。在HMI设备上对全部可执行设备及现场变参数作了模拟组态,实时反应现场的各种变化。同时,各执

6、行机构的控制指令由HMI通过通信电缆发给PLC,由PLC控制器控制各执行机构动作,以达到远控操作的目的。在无控制指令传达的情况下,PLC按照自己既定的程序本身进行循环扫描,以自动监控设备的日常运行状态,实时对现场的各种生产情况作出准确的反应。PLC在控制设备运行的同时,也收集现场设备来的各种状态信号,包括执行机构的位置,电动机起动、运行、停止、故障信号和各种压力、物位等模拟量信号,并把这些信号与程序中设定值进行比较,作为控制设备的依据,同时再把这些信号上传给HMI设备,在人机面板上实时显示出来。在对人机界面组态时,用一根通信电缆将其建立与上一级DCS系统的通信,实时将PLC传送过来的现场信息以

7、数据包的形式上传给DCS系统,在DCS上将这批数据录制成波形,以记录设备的连续运行状态。同时HMI也接收DCS传送过来的控制命令,并及时传达给PLC,实现在DCS控制室也能同时控制现场设备的目的,这样就能使整个原煤采样系统与其他生产活动融为一个整体。在生产过程中难免会有意外情况的发生,为应对这种情况,在做系统时作了充分的考虑。首先在正常情况下,在HMI及DCS控制面板上作了系统的正常起动与停车指令开关,该指令下传给PLC,由PLC执行其按工艺要求事先定义的顺序起动与顺序停车的子程序,PLC根据控制指令的先后顺序及现场的反馈信号进行有步骤的操作。在遇到突发事件时,PLC会根据现场传来的故障信号向

8、现场发出报警,同时将故障信号上传给HMI设备与DCS系统,以通知监控人员及时做出反应。当遇到紧急情况如电动机接地或突然匝间短路时,PLC根据电流信息的数值变化及时切断该回路的电源,然后把故障信息及事件的处理结果上报给上级HMI及DCS系统,在上级进行备案。同时PLC根据预定义判断是选择起动备用设备或者启动停车子程序,使整个采样系统迅速稳定下来。另外,在现场也设置了一些紧急控制开关,如在电动机旁的急停按钮,让其独立于自动控制系统,而直接作用于设备的控制执行机构上,以方便在控制系统遇到意外情况下现场检修工作人员现场操作。3触摸屏的选择考虑到现场实际对控制系统的硬件要求,以设备输入输出点数比较少的中

9、小型机比较合适,在设备的选择上,选用了三菱公司的FX2系列PLC与A960系列触摸屏(HMI),这2种控制器在通信方面都支持RS422通信协议,能进行很好的耦和,同时也以其使用方法灵活,编程组态方便,使系统实现起来比较容易。4展望选煤系统是一个工业生产上比较实用的控制系统,为大多数同行业的人所熟知。该自动控制系统以成熟的自动控制设备及理论为基础,解决了现存的大多数选煤生产企业的实际问题,提高了生产的自动化程度,优化了系统的硬件资源,提高了系统运行的稳定性与可靠性。建立在以人机对话为主的HMI控制设备的运用,不仅节省了大量的PLC输入通道,而且使PLC的控制与现场设备的运行能以动画的形式直观地显示出来,使系统控制与运行监视都更加直观、方便。参考文献:1王整风.电气控制技术与PLC原理及应用