CN203444298U - 煤矿配煤自动控制系统 - Google Patents

Abstract

煤矿配煤自动控制系统，包括装有配煤专家系统的控制器、PLC控制系统、给煤机和电子皮带秤，所述的PLC控制系统由PLC控制柜和PLC上位机组成，装有配煤专家系统的控制器通过OPC通信接口与PLC控制系统中的PLC上位机连接，给煤机设置在电子皮带秤一侧，并由PLC控制柜控制，电子皮带秤的检测信号输出至PLC控制柜。本实用新型的煤矿配煤自动控制系统，具有较准确的预算能力和较强的泛化能力。同时，系统使用安全可靠，维护方便，自动化程度高，适用范围广，能够充分满足生产线的需求，具有广泛的市场前景。

Description

煤矿配煤自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及配煤程控技术领域，具体的说是一种煤矿配煤自动控制系统。 

背景技术

目前，常用的配煤算法有加权平均计算、回归公式计算以及神经网络计算等。加权平均计算相对简单，但计算结果不准确。神经网络用于回归可以逼近任何函数，但它是基于经验风险最小化原则的基础上实现的，导致对未经训练的新数据泛化能力较差。而我们使用的最小二乘算法不仅基于最小化经验风险，而且基于最小化置信范围，具有较强的泛化能力。最小二乘算法将二次规划问题转化为一组线性方程的求解，减少了计算机量，大大提高计算速度。 

目前在配煤企业中，经常使用两套系统：配煤专家系统和配煤控制系统。配煤专家系统通过配煤煤种和目标煤种的各个参数，计算出配煤煤种之间的比例关系。配煤控制系统则根据这个比例来调节各个配煤煤种给煤机的速度，以实现配煤目标。由于煤种的数目和参数值会经常发生变化，每次发生变化后，都需要人工将配煤专家计算出来的比例输入到配煤控制系统，配煤现场的设备中还没有同时具备计量和控制的设备。这种情况下，即使配煤专家系统计算出最合理的方案，但在人工估测给煤量的方式下，还是存在相当大的误差，难以实现实际操作与配煤方案要求的一致性，而且费时费力，配煤的准确度较低。 

若在配煤专家系统软件的帮助下，再通过一套精确的给料控制系统来保障其各单煤给煤量准确性，则不仅保证了配煤煤质参数的稳定性，更能为企业节省大量的原煤。因此，煤场配备一套合理的配料自动控制系统与配煤专家系统软件相结合将是保证配煤工作高效、精确的重要举措，也是企业进行优质煤生产，提高工作效率，节省能源的重要保障。 

实用新型内容

为解决现有技术中配煤算法泛化能力弱，所得配煤煤质参数不稳定，工作效率低等技术问题，本实用新型提供了一种煤矿配煤自动控制系统，其算法优越，误差小，计算速度快，将PLC控制系统与配煤专家系统相结合，实现配煤控制自动化，既提高了工作效率，又增加了配煤的准确性。 

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：煤矿配煤自动控制系统，包括配煤专家系统控制器、PLC控制系统、给煤机和电子皮带秤，所述的PLC控制系统由PLC控制柜和PLC上位机组成，配煤专家系统控制器通过OPC通信接口与PLC控制系统中的PLC上位机连接，给煤机设置在电子皮带秤一侧，并由PLC控制柜控制，电子皮带秤的检测信号输出至PLC控制柜。 

所述的给煤机至少为两个，每个给煤机均对应一个配煤仓和一个电子皮带秤。 

有益效果：本实用新型的煤矿配煤自动控制系统，配煤专家系统采用的最小二乘算法，具有较准确的预算能力和较强的泛化能力，并且配煤软件系统通过OPC通信接口与PLC控制系统相联动，实现了配煤自动控制。通过这套系统，提高了配煤产品的质量和稳定性，满足了不同用户对煤炭品种不同的品质要求，避免了产品质量不合格和产品质量过剩问题的发生，降低了相关人员的工作量，配煤精度得到大大提升，提高了生产率，节省了能源消耗。同时，系统使用安全可靠，维护方便，自动化程度高，适用范围广，能够充分满足生产线的需求，具有广泛的市场前景。 

附图说明

图1为本实用新型的结构框架图。 

图2为本实用新型的配煤结构框架图。 

附图标记：1、配煤专家系统控制器，2、PLC上位机，3、PLC控制柜，4、电子皮带秤，5、给煤机，6、配煤仓，7、目标煤仓。 

具体实施方式

下面结合附图说明本实用新型的具体实施方式： 

煤矿配煤自动控制系统，包括配煤专家系统控制器1、PLC控制系统、给煤机5和电子皮带秤4，所述的PLC控制系统由PLC控制柜3和PLC上位机2组成，配煤专家系统控制器1通过OPC通信接口与PLC控制系统中的PLC上位机2连接，给煤机5设置在电子皮带秤4一侧，并由PLC控制柜3控制，电子皮带秤4的检测信号输出至PLC控制柜3。

所述的给煤机5至少为两个，每个给煤机5均对应一个配煤仓6和一个电子皮带秤4。 

本实用新型的配煤专家系统采用最小二乘算法，最小二乘算法不仅基于最小化经验风险，而且基于最小化置信范围，具有较强的泛化能力。最小二乘算法将二次规划问题转化为一组线性方程的求解，减少了计算量，大大提高了计算速度。 

（1） 算法实现 

配煤的质量参数有：煤的灰分、硫分、水分、挥发分、以及粘结系数。用变量v 

、v、v

、v

、v

分别来表示配煤中的五个质量因子，与之相对应的每一种单煤，也都将有这五个参数所描述的质量向量。因此建立的配煤各质量参数和单种煤质量参数之间的数学关系如式(1)所示。

（1）

该公式总共假定进行配煤的原煤种类共有n 种，即有n个备煤选项，每一种备煤都选取了v

到v五个质量因子，分别用v

~v

表示，其中i=1,2,3...,n。在式中，v

~v

分别表示通过这n个备煤所混合形成的配煤当中，质量因子v

~ v

的数值。式中C~C

所表示的含义是在建立每一个单种煤的质量因子与配煤的质量因子之间的线性关系时所附加的常量，该常量反应的也是单种煤与配煤之间的质量因子之间的估计误差，如果配煤和单种煤之间的质量关系满足完全的线性关系，那么C

~C

应该都等于0，如果配煤和单种煤之间的线性关系不满足完全的线性关系，那么用该线性模型分析单种煤与配煤之间的质量关系时，需要尽可能的使得C

~C

的质量关系均趋近于0，因此，在C

~C

的实际所选数值中，每个C

的值应该是满足式(2)所述的关系式：

（2）　　

即C

应该是一个中心值为0的正态分布变量。对式(1)采用下列公式来表示可以得到的简化的公式如式(3)所示。

（3）　　V=AV

+C 

其中，V=

，A=，V

=

，C=

在公式3中， ~

是需要进行计算的结果值，矩阵A和向量C都是该模型的系数，需要通过大量的样本数据对模型进行大量的反复训练和不断的修正误差最终得到的系数A、C值。矩阵V表示的是n个备煤当中，每一个质量因子的测量值，在确定n个备煤之后，可以通过专用的仪器对备煤进行测量获取每一个参数因子的准确数值，因此该模型已经建立起了各种单种煤和备煤的质量因子之间的模型关系。

（2）设备安装与系统实现 

如附图1和附图2所示：将配煤煤种以及目标煤种的特性参数输入到配煤专家系统中，经过计算，配煤专家系统会将计算结果（配煤煤种的质量比）通过OPC协议传送到上位机。PLC控制柜将从上位机读到的数据与现场采集到的数据进行对比，当配煤误差在可接受范围时，PLC控制柜通过调整给煤机的速度来调整目标煤各个配煤煤种所占的比重，达到配煤目标；当配煤误差在不可接受范围内时，PLC控制柜指示PLC上位机发出警报，提示工作人员尽快处理。

现假设有三个配煤仓，分别放着配煤煤种M1、M2、M3、，每个配煤仓旁连接一个给煤机，每个给煤机旁设置有一个传送带，在传送带靠近给煤机一端安装一个电子皮带秤。给煤机通过皮带把配煤送到指定的设备，各种配煤经过充分的混合后，就是我们所需要的目标煤。通过调节给煤机电机的快慢来配置不同的目标煤种。 

本实用新型使用OPC通信将配煤专家软件与配煤自动控制系统连接起来，当配煤专家计算出配煤煤种的比例后，通过OPC协议传给配煤控制系统，配煤控制系统根据这个比例来实现配煤目标。通过这种方式可以省去中间的人力输入环节，提高了效率和准确率。实现配煤计算、配煤控制一体化，减少了人工参与，提高了生产效率。 

Claims (2)

1.煤矿配煤自动控制系统，包括配煤专家系统控制器（1）、PLC控制系统、给煤机（5）和电子皮带秤（4），其特征在于：所述的PLC控制系统由PLC控制柜（3）和PLC上位机（2）组成，配煤专家系统控制器（1）通过OPC通信接口与PLC控制系统中的PLC上位机（2）连接，给煤机（5）设置在电子皮带秤（4）一侧，并由PLC控制柜（3）控制，电子皮带秤（4）的检测信号输出至PLC控制柜（3）。

2.根据权利要求1所述的煤矿配煤自动控制系统，其特征在于：所述的给煤机（5）至少为两个，每个给煤机（5）均对应一个配煤仓（6）和一个电子皮带秤（4）。

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