CN206710884U - 选煤厂定制化生产配煤自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种选煤厂定制化生产配煤自动控制系统，包括三台给煤机、三台变频器、仓下胶带输送机、三台电子皮带秤、PLC控制分站、监控主机和洗选系统，变频器分别与给煤机相接，给煤机位于仓下胶带输送机上方，三台电子皮带秤分别位于三台给煤机各位煤流方向的下方，洗选系统设置在仓下胶带输送机的入选煤流下方，PLC控制分站与监控主机相接，PLC控制分站与变频器、仓下胶带输送机、电子皮带秤均相接且根据接收的监控主机的控制命令控制变频器、仓下胶带输送机及电子皮带秤的运转。本实用新型可针对三种不同原煤进行预设比例配比，克服了人为配煤无法实现多样化和精准化的缺陷，减轻了劳动强度，提高了产品质量和企业的效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种自动配煤控制系统，尤其是涉及一种选煤厂定制化生产配煤自动控制系统。
背景技术
一个煤田中往往存在着多个煤层，由于地质条件和形成年代的不同，多个煤层的煤质一般存在着差异。为了节约煤矿的建设成本和提高企业效益，在煤炭开采时，通常采用多层煤同时开采的模式。由于煤质的差异，其售价也存在着差异，最好的方式就是根据用户的不同需要将所开采的不同原煤进行适当的配比，使配比后的原煤综合售价最大化。为了进一步提高煤炭产品的质量，需要将配制好的原煤送入洗选系统，去掉杂质(矸石)。因此，根据市场的需要和售价比较实现煤炭的定制化生产，对于提高企业的综合效益有着十分重要的意义。
从不同煤层开采出来的原煤存放在不同的储煤仓中，入洗时由给煤机从煤仓的底部将原煤送入仓下胶带输送机，给煤机的给煤速度是固定不变的，给煤量的大小由控制煤仓底部闸板开度的大小来实现，闸板开度是由人通过手动的方式实现的。由于闸板位于煤仓的底部，承受上部煤炭的压力，在煤仓有煤状态下是不宜调节开度的，所以很难通过调节闸板的开度来实时调节给煤量的大小。
对于具有三个煤仓、三组给煤机的原煤输入系统来说，通过人工预先调节闸板的方式实现配煤，这样每一个煤仓下给煤机给煤量的大小无法实现其准确性，所配的原煤的配比也就不能保证准确性，因此也就不可能实现洗选精煤产品的定制化要求。
给煤机的驱动是由交流电动机来实现的，可以利用变频器给电动机供电，如果改变变频器输出电压的频率就可以改变给煤机的给煤速度，从而改变给煤机的给煤量。为了实现给煤机给煤量的控制，就要对每台给煤机给煤量的大小进行检测，由于给煤机给出的煤落入胶带输送机上，因此在胶带输送机的胶带上安装电子皮带秤对其给煤量的多少进行实时检测，然后由PLC分站将检测到的实时煤流量和预先设定的煤流量构成闭环，这样就可以实现给煤量的精准控制。利用PLC分站可以实现配煤过程的自动化，从而完成选煤厂的定制化生产要求。
定制化生产中的配比比例是根据不同原煤的煤质参数与市场对精煤产品的煤质指标要求得出的，根据生产任务的不同可以实现多种精煤产品的生产，因此在定制化生产过程中需要灵活设置，该任务可以通过监控主机来实现，同时通过监控主机可以实时监测自动化配煤系统的运行状态，确保生产过程的可靠性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种选煤厂定制化生产配煤自动控制系统，其可针对三种不同原煤进行预设比例配比，该系统克服了人为配煤无法实现多样化和精准化的缺陷，减轻了劳动强度，提高了产品质量和企业的效益。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种选煤厂定制化生产配煤自动控制系统，其特征在于：包括三台给煤机、三台变频器、仓下胶带输送机、三台电子皮带秤、PLC控制分站、监控主机和洗选系统，所述三台给煤机分别为1#给煤机、2#给煤机和3#给煤机，所述1#给煤机、2#给煤机和3#给煤机分别位于1#煤仓、2#煤仓和3#煤仓的下方，所述三台变频器分别为1#变频器、2#变频器和3#变频器，所述1#变频器与1#给煤机相接且用于控制1#给煤机的给煤速度，所述2#变频器与2#给煤机相接且用于控制2#给煤机的给煤速度，所述3#变频器与3#给煤机相接且用于控制3#给煤机的给煤速度，所述三台给煤机均位于仓下胶带输送机的上方，所述三台电子皮带秤分别为1#电子皮带秤、2#电子皮带秤和3#电子皮带秤，所述1#电子皮带秤、2#电子皮带秤和3#电子皮带秤分别位于1#给煤机、2#给煤机和3#给煤机各位煤流方向的下方且用于称量经过自身处的实时煤流量，所述洗选系统设置在仓下胶带输送机的入选煤流下方对配制好的原煤进行入洗，所述PLC控制分站与监控主机相接且接收监控主机的控制命令，所述PLC控制分站与1#变频器、2#变频器、3#变频器、仓下胶带输送机、1#电子皮带秤、2#电子皮带秤和3#电子皮带秤均相接且根据接收的监控主机的控制命令控制三台变频器、仓下胶带输送机及三台电子皮带秤的运转。
上述的选煤厂定制化生产配煤自动控制系统，其特征在于：所述PLC控制分站包括控制器模块、开关量输入/输出模块、模拟量输入模块、控制网通信模块和以太网通信模块，所述开关量输入/输出模块、模拟量输入模块、控制网通信模块和以太网通信模块均与控制器模块相接，且控制器模块用于接收及存储来自开关量输入/输出模块、模拟量输入模块、控制网通信模块和以太网通信模块的数据并对这些数据进行计算或处理，所述开关量输入/输出模块通过胶带机控制模块与仓下胶带输送机相接且开关量输入/输出模块将控制器模块发出的控制命令传送给胶带机控制模块，所述开关量输入/输出模块与1#给煤机、2#给煤机和3#给煤机均相接且接收给煤机的运行状态信号，所述控制网通信模块与1#变频器、2#变频器和3#变频器均相接且控制网通信模块将控制器模块发出的控制命令与控制参数传输给1#变频器、2#变频器和3#变频器，所述以太网通信模块通过1#以太网交换机和2#以太网交换机与监控主机连接，所述1#以太网交换机与2#以太网交换机相接，所述1#以太网交换机与监控主机相接，所述2#以太网交换机与以太网通信模块相接。
上述的选煤厂定制化生产配煤自动控制系统，其特征在于：所述PLC控制分站选用美国罗克韦尔的AB系列1768CompactLogix系统。
上述的选煤厂定制化生产配煤自动控制系统，其特征在于：所述控制器模块为型号是1768-L43CompactLogix的控制器。
上述的选煤厂定制化生产配煤自动控制系统，其特征在于：所述开关量输入/输出模块采用型号为1769-IQ6XOW4的开关量输入/输出模块。
上述的选煤厂定制化生产配煤自动控制系统，其特征在于：所述模拟量输入模块采用型号为1769-IF4的模拟量输入模块。
上述的选煤厂定制化生产配煤自动控制系统，其特征在于：所述控制网通信模块采用型号为1768-CNBR的控制网通信模块。
上述的选煤厂定制化生产配煤自动控制系统，其特征在于：所述以太网通信模块采用型号为1768-ENBT的以太网通信模块。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型针对三个煤仓中不同品质的原煤，根据定制化精煤产品的要求按给定比例实现原煤的自动配制，然后通过仓下胶带输送机将配制好的原煤送入洗选系统进行入洗。
2、本实用新型可以由监控主机根据对三种不同原煤配合比例的不同要求实时自动运转和配煤，实现选煤厂根据市场对精煤产品的要求生产不同的精煤产品，克服人为配煤无法实现多样化和精准化的缺陷，减轻了劳动强度，提高了产品质量和企业的效益。
3、本实用新型可以实现三种不同原煤按照不同的配比要求实现自动配制，每一种原煤的出煤流量可以通过控制各自变频器输出电压的频率对其进行精准控制，从而保证精煤产品的质量。
4、本实用新型根据三台电子皮带秤所称量的经过自身安设处的实时煤流量，经过计算可知每台给煤机的实际实时输出的煤流量，这些实时煤流量和给定煤流量进行比较由PLC控制分站对给煤机的输出煤流量进行闭环控制，以达到配煤的准确性。
5、本实用新型PLC控制分站它可以通过以太网和监控主机进行通信，即接收监控主机的控制命令和上传配煤子系统的运行状态与参数，还可以根据控制指令与参数实现配煤子系统的自动运转。
下面通过附图和实施例，对本实用新型做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的系统原理图。
附图标记说明:
1-1—1#给煤机； 1-2—2#给煤机； 1-3—3#给煤机；
2-1—1#煤仓； 2-2—2#煤仓； 2-3—3#煤仓；
3-1—1#变频器； 3-2—2#变频器； 3-3—3#变频器；
4—仓下胶带输送机； 5-1—1#电子皮带秤； 5-2—2#电子皮带秤；
5-3—3#电子皮带秤； 6—洗选系统； 7—PLC控制分站；
8—监控主机； 9—控制器模块； 10—开关量输入/输出模块；
11—模拟量输入模块； 12—控制网通信模块； 13—以太网通信模块；
14—胶带机控制模块； 15—1#以太网交换机； 16—2#以太网交换机。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括三台给煤机、三台变频器、仓下胶带输送机4、三台电子皮带秤、PLC控制分站7、监控主机8和洗选系统6，所述三台给煤机分别为1#给煤机1-1、2#给煤机1-2和3#给煤机1-3，所述1#给煤机1-1、2#给煤机1-2和3#给煤机1-3分别位于1#煤仓2-1、2#煤仓2-2和3#煤仓2-3的下方，所述三台变频器分别为1#变频器3-1、2#变频器3-2和3#变频器3-3，所述1#变频器3-1与1#给煤机1-1相接且用于控制1#给煤机1-1的给煤速度，所述2#变频器3-2与2#给煤机1-2相接且用于控制2#给煤机1-2的给煤速度，所述3#变频器3-3与3#给煤机1-3相接且用于控制3#给煤机1-3的给煤速度，所述三台给煤机均位于仓下胶带输送机4的上方，所述三台电子皮带秤分别为1#电子皮带秤5-1、2#电子皮带秤5-2和3#电子皮带秤5-3，所述1#电子皮带秤5-1、2#电子皮带秤5-2和3#电子皮带秤5-3分别位于1#给煤机1-1、2#给煤机1-2和3#给煤机1-3各位煤流方向的下方且用于称量经过自身处的实时煤流量，所述洗选系统6设置在仓下胶带输送机4的入选煤流下方对配制好的原煤进行入洗，所述PLC控制分站7与监控主机8相接且接收监控主机8的控制命令，所述PLC控制分站7与1#变频器3-1、2#变频器3-2、3#变频器3-3、仓下胶带输送机4、1#电子皮带秤5-1、2#电子皮带秤5-2和3#电子皮带秤5-3均相接且根据接收的监控主机8的控制命令控制三台变频器、仓下胶带输送机4及三台电子皮带秤的运转。
本自动控制系统针对三个煤仓中不同品质的原煤，根据定制化精煤产品的要求按给定比例自动实现原煤的配制，然后通过仓下胶带输送机4将配制好的原煤送入洗选系统6进行入洗。1#给煤机1-1、2#给煤机1-2和3#给煤机1-3分别由1#变频器3-1、2#变频器3-2和3#变频器3-3进行驱动控制，1#给煤机1-1、2#给煤机1-2和3#给煤机1-3输出煤流量的大小分别与#变频器3-1、2#变频器3-2和3#变频器3-3输出电压频率的大小成正比。
如图1所示，所述PLC控制分站7包括控制器模块9、开关量输入/输出模块10、模拟量输入模块11、控制网通信模块12和以太网通信模块13，所述开关量输入/输出模块10、模拟量输入模块11、控制网通信模块12和以太网通信模块13均与控制器模块9相接，且控制器模块9用于接收及存储来自开关量输入/输出模块10、模拟量输入模块11、控制网通信模块12和以太网通信模块13的数据并对这些数据进行计算或处理，所述开关量输入/输出模块10通过胶带机控制模块14与仓下胶带输送机4相接且开关量输入/输出模块10将控制器模块9发出的控制命令传送给胶带机控制模块14，所述开关量输入/输出模块10与1#给煤机1-1、2#给煤机1-2和3#给煤机1-3均相接且接收给煤机的运行状态信号，所述控制网通信模块12与1#变频器3-1、2#变频器3-2和3#变频器3-3均相接且控制网通信模块12将控制器模块9发出的控制命令与控制参数传输给1#变频器3-1、2#变频器3-2和3#变频器3-3，所述以太网通信模块13通过1#以太网交换机15和2#以太网交换机16与监控主机8连接，所述1#以太网交换机15与2#以太网交换机16相接，所述1#以太网交换机15与监控主机8相接，所述2#以太网交换机16与以太网通信模块13相接。
其中，控制器模块9负责接收和存储来自开关量输入/输出模块10、模拟量输入模块11、控制网通信模块12和以太网通信模块13的数据，根据控制程序对这些数据计算或处理，然后通过开关量输入/输出模块10、控制网通信模块12和以太网通信模块13将控制命令或运行状态与参数传送给执行单元、监控主机8。
自开关量输入/输出模块10接收给煤机的运行状态信号并将其传送给控制器模块9，将控制器模块9发出的控制命令信号传送给胶带机控制模块14；模拟量输入模块11接收1#电子皮带秤5-1、2#电子皮带秤5-2和3#电子皮带秤5-3的实时煤流量信号并将这些信号传送给控制器模块9。
控制网通信模块12是PLC控制分站7和三台变频器实现数据通信的模块，传输控制器模块9的控制命令与控制参数，接收三台变频器的运行状态与运行参数；以太网通信模块13是PLC控制分站7通过以太网和监控主机实现数据通信的模块，由控制器模块9传输系统的运行状态与运行参数，接收监控主机8的控制命令与控制参数。
胶带机控制模块14执行由PLC控制分站7发出的控制命令并驱动仓下胶带输送机4运转。
监控主机8可以给配煤子系统发布控制指令与控制参数，也可以实时显示配煤子系统的运行状态与参数等。
PLC控制分站7通过以太网通信模块13接收来自监控主机8的控制指令与原煤配比参数，并且可以将系统的运行状态与参数上传至监控主机8；根据系统的控制指令和原煤配比参数要求，通过自开关量输入/输出模块10首先开启仓下胶带输送机4，然后通过控制网通信模块12给三台变频器发出运转控制指令并按照各自的出煤量要求控制给煤机进行出煤，三台给煤机的运行状态通过开关量输入/输出模块10输入到PLC控制分站7；三台皮带电子秤所检测到的实时煤流量送入模拟量输入模块11，经过计算可得每台给煤机的实时出煤量。
本实施例中，所述PLC控制分站7选用美国罗克韦尔的AB系列1768CompactLogix系统。
本实施例中，所述控制器模块9为型号是1768-L43CompactLogix的控制器。
本实施例中，所述开关量输入/输出模块10采用型号为1769-IQ6XOW4的开关量输入/输出模块。
本实施例中，所述模拟量输入模块11采用型号为1769-IF4的模拟量输入模块。
本实施例中，所述控制网通信模块12采用型号为1768-CNBR的控制网通信模块。
本实施例中，所述以太网通信模块13采用型号为1768-ENBT的以太网通信模块，以太网通信模块13是自动配煤子系统和监控主机8连接工业以太网的数据接口设备，通过以太网及其交换机监控主机可以和配煤子系统进行数据通信。
工业以太网是选煤厂的内部用于控制的环形光网，用于各个控制子系统之间的数据交换，用于PLC控制分站7和监控主机8之间的通信。
本实用新型的工作原理为：假设1#给煤机1-1、2#给煤机1-2和3#给煤机1-3的输出煤流量分别为q1、q2和q3，1#电子皮带秤5-1、2#电子皮带秤5-2和3#电子皮带秤5-3的检测煤流量分别为qJ1、qJ2和qJ3，根据煤流方向以及电子皮带秤的安装位置，可以得出每台给煤机的输出煤流量，即
q1＝qJ1 (1)
q2＝qJ2-qJ1 (2)
q3＝qJ3-qJ2 (3)
根据选煤厂的定制化生产要求，设1#煤仓2-1、2#煤仓2-2和3#煤仓2-3原煤的配制比例系数分别为k1、k2和k3，设1#给煤机1-1、2#给煤机1-2和3#给煤机1-3的给定(预设)输出煤流量分别为qG1、qG2和qG3，若额定入洗煤流量为qN，则它们之间的关系分别为：
k1＝qG1/qN (4)
k2＝qG2/qN (5)
k3＝qG3/qN (6)
若要求所配出的煤流量之和等于额定入洗流流量，即必须满足
k1+k2+k3＝1 (7)
为了保证配煤的准确性，对给煤机的输出煤流量进行闭环控制，从而保证定制化配煤的准确性。
本实用新型的控制过程为：首先操作人员在监控主机8上设置本次系统自动配煤的比例系数k1、k2和k3，然后给PLC控制分站7发出启车命令和传送配煤比例系数；当PLC控制分站7接到启车命令和配煤比例系数后，通过式(4)～(6)可计算得出每台给煤机的给定煤流量(qG1、qG2和qG3)，然后进行系统启车。在启车过程中，PLC控制分站7首先通过开关量输入/输出模块10和胶带机控制模块14启动仓下胶带输送机4，延时等待仓下胶带输送机4启动结束；然后根据依次启动1#变频器3-1、2#变频器3-2、3#变频器3-3与给煤机使其输出的煤流量达到各自的给定煤流量，于是1#电子皮带秤5-1、2#电子皮带秤5-2和3#电子皮带秤5-3就检测到流过各自安装处的煤流量，根据式(1)～(3)可以得出每台给煤机的实时输出的煤流量；接下来由PLC控制分站7对给煤机输出煤流量进行闭环控制，闭环数据的传输通过控制网通信模块12实现的，到此整个系统就根据预设的配煤比例自动运行。
系统运行后，三台给煤机的运行状态通过开关量输入/输出模块10传送到PLC控制分站7中，三台变频器的运行状态与参数(输出电压及频率、工作电流等)通过控制网通信模块12传送到PLC控制分站7中，然后PLC控制分站7将系统的运行状态与参数通过以太网通信模块13以及交换机传给监控主机8，监控主机8实时显示自动配煤系统的运行状态和运行参数。
当监控主机8发出停车命令后，PLC控制分站7通过控制网通信模块12依次停止1#变频器3-1、2#变频器3-2、3#变频器3-3与给煤机，当通过开关量输入/输出模块10确认三台给煤机均停止后，然后延时等待(由延时时间决定)仓下胶带输送机4上的煤炭卸载完后，则停止仓下胶带输送机4，这样整个定制化配煤系统就停止运行。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (8)
1.一种选煤厂定制化生产配煤自动控制系统，其特征在于：包括三台给煤机、三台变频器、仓下胶带输送机(4)、三台电子皮带秤、PLC控制分站(7)、监控主机(8)和洗选系统(6)，所述三台给煤机分别为1#给煤机(1-1)、2#给煤机(1-2)和3#给煤机(1-3)，所述1#给煤机(1-1)、2#给煤机(1-2)和3#给煤机(1-3)分别位于1#煤仓(2-1)、2#煤仓(2-2)和3#煤仓(2-3)的下方，所述三台变频器分别为1#变频器(3-1)、2#变频器(3-2)和3#变频器(3-3)，所述1#变频器(3-1)与1#给煤机(1-1)相接且用于控制1#给煤机(1-1)的给煤速度，所述2#变频器(3-2)与2#给煤机(1-2)相接且用于控制2#给煤机(1-2)的给煤速度，所述3#变频器(3-3)与3#给煤机(1-3)相接且用于控制3#给煤机(1-3)的给煤速度，所述三台给煤机均位于仓下胶带输送机(4)的上方，所述三台电子皮带秤分别为1#电子皮带秤(5-1)、2#电子皮带秤(5-2)和3#电子皮带秤(5-3)，所述1#电子皮带秤(5-1)、2#电子皮带秤(5-2)和3#电子皮带秤(5-3)分别位于1#给煤机(1-1)、2#给煤机(1-2)和3#给煤机(1-3)各位煤流方向的下方且用于称量经过自身处的实时煤流量，所述洗选系统(6)设置在仓下胶带输送机(4)的入选煤流下方对配制好的原煤进行入洗，所述PLC控制分站(7)与监控主机(8)相接且接收监控主机(8)的控制命令，所述PLC控制分站(7)与1#变频器(3-1)、2#变频器(3-2)、3#变频器(3-3)、仓下胶带输送机(4)、1#电子皮带秤(5-1)、2#电子皮带秤(5-2)和3#电子皮带秤(5-3)均相接且根据接收的监控主机(8)的控制命令控制三台变频器、仓下胶带输送机(4)及三台电子皮带秤的运转。
2.按照权利要求1所述的选煤厂定制化生产配煤自动控制系统，其特征在于：所述PLC控制分站(7)包括控制器模块(9)、开关量输入/输出模块(10)、模拟量输入模块(11)、控制网通信模块(12)和以太网通信模块(13)，所述开关量输入/输出模块(10)、模拟量输入模块(11)、控制网通信模块(12)和以太网通信模块(13)均与控制器模块(9)相接，且控制器模块(9)用于接收及存储来自开关量输入/输出模块(10)、模拟量输入模块(11)、控制网通信模块(12)和以太网通信模块(13)的数据并对这些数据进行计算或处理，所述开关量输入/输出模块(10)通过胶带机控制模块(14)与仓下胶带输送机(4)相接且开关量输入/输出模块(10)将控制器模块(9)发出的控制命令传送给胶带机控制模块(14)，所述开关量输入/输出模块(10)与1#给煤机(1-1)、2#给煤机(1-2)和3#给煤机(1-3)均相接且接收给煤机的运行状态信号，所述控制网通信模块(12)与1#变频器(3-1)、2#变频器(3-2)和3#变频器(3-3)均相接且控制网通信模块(12)将控制器模块(9)发出的控制命令与控制参数传输给1#变频器(3-1)、2#变频器(3-2)和3#变频器(3-3)，所述以太网通信模块(13)通过1#以太网交换机(15)和2#以太网交换机(16)与监控主机(8)连接，所述1#以太网交换机(15)与2#以太网交换机(16)相接，所述1#以太网交换机(15)与监控主机(8)相接，所述2#以太网交换机(16)与以太网通信模块(13)相接。
3.按照权利要求1或2所述的选煤厂定制化生产配煤自动控制系统，其特征在于：所述PLC控制分站(7)选用美国罗克韦尔的AB系列1768CompactLogix系统。
4.按照权利要求2所述的选煤厂定制化生产配煤自动控制系统，其特征在于：所述控制器模块(9)为型号是1768-L43CompactLogix的控制器。
5.按照权利要求2所述的选煤厂定制化生产配煤自动控制系统，其特征在于：所述开关量输入/输出模块(10)采用型号为1769-IQ6XOW4的开关量输入/输出模块。
6.按照权利要求2所述的选煤厂定制化生产配煤自动控制系统，其特征在于：所述模拟量输入模块(11)采用型号为1769-IF4的模拟量输入模块。
7.按照权利要求2所述的选煤厂定制化生产配煤自动控制系统，其特征在于：所述控制网通信模块(12)采用型号为1768-CNBR的控制网通信模块。
8.按照权利要求2所述的选煤厂定制化生产配煤自动控制系统，其特征在于：所述以太网通信模块(13)采用型号为1768-ENBT的以太网通信模块。
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