CN2134679Y - 压滤机可编程序控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电气自控装置，用于选煤厂板框 式压滤机的可编程序控制装置。用可编程序控制器 PC实现压滤机逻辑控制，并有定时设定，工作状态、 时间设定、故障代码显示，以及故障检测功能、故障时 切断所有输出的自保护功能、手动控制平滑切换自动 的功能和完善的闭锁功能。具有技术先进，工作可 靠，维护量小，抗干扰能力强，功能完善，操作直观，维 护方便，易扩展的特点。

Description

本实用新型涉及一种电气程序控制装置，特别是用于选煤厂板框式压滤机的可编程序控制装置。

目前，现有技术的选煤厂自动化板框式压滤机的电控系统，仍为传统的继电器控制，系统比较复杂，故障率高，维护工作量大，故障点寻找和排除困难，经常影响生产，造成经济损失。

本实用新型的设计目的在于克服现有技术中的不足之处，而提供一种根据压滤机的运行逻辑，用微机技术进行控制的可编程序控制装置，以确保控制的准确性、可靠性，降低控制装置的维护量，便于维护，增加控制装置功能，使系统具有良好的用户界面。

本实用新型的设计目的可以通过以下措施来达到：

在有控制柜箱体、操作按钮、接触器、热保护继电器、信号显示、电源开关、输入端子排、输出端子排、外接传感器的压滤机程序控制装置中，有可编程序控制器PC49。

本实用新型的设计目的还可以通过以下措施来达到：

该压滤机程序控制装置有定时设定按钮9～11，工作状态显示器15～30，时间设定、故障自检、故障检测显示器13。

该程序控制装置的操作按钮有可自动转入程序控制的、各工序的手动按钮2～7。

该程序控制装置的操作按钮为用软件判断实现启停双功能的单按钮开关1～12。

该程序控制装置有故障时切断所有输出的自保护指示器27。

该程序控制装置的外接传感器有头板限位开关69、拉板限位开关70、71，它们是防水型强超行程接近开关。

该程序控制装置的输入端子排48接有运输机电磁线圈64带动的接触器的辅助常开接点80，以便运输机开机前闭锁拉板工序；输出端子排47中用于闭锁过滤工序的可编程序控制器19的输出接点接煤水泵电磁线圈63的回路中，以便在头板未压紧时闭锁过滤工序。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

①用可编程序控制器PC实现压滤机逻辑控制，取代原来庞大的有触点继电器控制系统，使体积大大缩小，结构简单清晰，控制准确性高，工序间逻辑闭锁完善，可靠性高，维护量小，操作方便，功能齐全，抗干涉能力强，易扩展。

②操作者根据工序要求可对定时值随时设定，并立即生效。

③具有多位发光二极管的动态显示和定时时间设定、工作状态、时间、故障的代码显示，操作直观方便。

④对可编程序控制器PC及压滤机运行过程的故障，进行自动检测，具有声光报警和故障的代码显示，并具有自保护功能。

附图的图面说明如下：

图1：本实用新型结构示意图主视图

图2：本实用新型结构示意图侧视图

图3：本实用新型控制柜内器件布置示意图

图4：本实用新型控制柜内接线图

图5：本实用新型的动态显示电路原理图

图6：本实用新型控制的电机电器原理图

图7：本实用新型的可编程序控制器PC结构示意图

图8：本实用新型控制的压滤机的各工序方框图

图9：本实用新型控制电路方框图

本实用新型下面将结合附图作进一步详述：

图1、2表示出了本实用新型控制柜外形结构和操作面板布置。操作面板上的各件及其功能如下：

1～12－操作按钮：主控1、压紧2、过滤3、吹风4、松开5、拉板6、冲洗7、调试8、定时器选择9、增加10、减少11（增、减功能为定时值的增减；输入输出点的增减）、备用12（扩充功能用）共十二个按钮，各按钮皆为多功能按钮。

①主控按钮1：该按钮压下后，整个工序的控制过程才能执行。

②压紧2、过滤3、吹风4、松开5、拉板6、冲洗7各按钮：为相应工序的手动启停按钮，可自动转入程序控制。

③调试按钮8：该按钮闭合时，系统进入调试状态的工作，可执行对按钮开关、传感信号－－位置、压力等的调试，电机、电磁阀等输出的调试。

④定时器选择9和定时值增减按钮10、11：利用该三个按钮对定时器选定，并对定时值进行增减。同时，利用增减按钮在调试状态下，进行对输入、输出点的选择。

13－LED数码显示器：用来对定时器的定时值，输入点、输出点号，故障代码等进行显示。

14－可编程序控制器PC的工作状态指示发光二极管LED。

当PC正常工作时：该LED亮；反之则灭。

当PC电池电压过低时：该LED闪亮，提醒应更换电池。15～30－发光二极管LED指示器：16个，主要进行工作状态指示。

①上排八个自左向右依次为：压紧15、过滤16、吹风17、松开18、拉板19、拉板返回20、冲洗21、调试22工作状态指示。

②下排八个自左向右依次为：压紧时间23、吹风时间24、松开时间25、拉板等待时间26设置、自保护指示27（自保护功能的保留和取消）、准备28（送电待命，各工序还未执行）、故障指示29（自检、检测）。

③调试状态指示30：调试时，若该点（例如输入点100，由LED数码显示器显示其点号）有信号，该LED管则亮；如果该点无信号，该LED管则灭，而指示该点是ON或OFF。

31－电压表：指示输入控制柜的AC380V电源电压。

32－喇叭：当控制系统发生故障时，用于声响告警。

33－电源开关：用来为控制柜送上或切断AC380V电源电压。

34－控制柜前门：

35－控制柜箱体；

图3示出了控制柜内器件的布置情况。它们的名称及功能如下：

36－两相插座：为日常维修工作提供AC220V电源。

37－控制柜内照明灯：用于控制柜维护时的照明。

38－油箱加热器开关：用于在温度过低时，为油箱加热器送电。

39－两相空气开关：AC220V的开关。

40－三相空气开关：为电动机提供AC380V的电源电压。

41－油泵电机接触器：

42－油泵电机热保护继电器：

43～46－大、小闸门的电机正、反转接触器：

47－控制柜输出端子排：其1＃～19＃端子自左至右依次接51～67。

48－控制柜输入端子排：其1＃～11＃端子自左至右依次接操作按钮1～11，备用按钮暂不接；12＃～24＃：自左至右依次接输入信号接点69～80；

49－可编程序控制器PC：整个程序控制装置的核心，所有的逻辑及其运算由它完成。

50－大、小闸门电机的热保护继电器：

图4：示出了控制柜内的接线图。其中：

51－AC220V电源端子；

52～64－电磁线圈：自左至右依次是压紧52、松开53、吹风54、拉板55、冲洗56、拉板返回57电磁阀线圈，油泵电机接触器线圈58，大、小闸门电机的正反转接触器线圈59～62，煤水泵和运输机电机的接触器线圈63、64。共十三个。

65－动态数据显示线；

66－动态显示数据移位脉冲线；

67－动态数据选通线；

68－动态显示电路板；

69～80－输入信号接点：自左至右依次为头板限位开关69、拉板限位开关70、71，电接点压力表高低、压接点72、73，拉板换向、拉板返回压力继电器接点74、75，大小闸门开闭的限位开关76～79，油泵、煤水泵、运输机接触器之辅助接点80～82。

图5示出了动态显示电路板24的电原理图。其中：

81－四－十六译码锁存器5414：用来对程控器49送来的四位十六进制进行译码，用来选通工作状态指示发光二极管LED之一；

82－BCD七段译码、锁存驱动器4511三片：用来对程控器49送来的四位BCD码进行译码，并驱动LED数码管显示器13；

83－八位串行输入、并行输出寄存器4049三片：用于以串行方式接收由PC49通过数据线65、移位线66传来的显示数据，并以并行方式为四－十六译码锁存器81和BCD译码锁存驱动器82提供数据。

图6示出了本实用新型控制的电机电器原理图。其中：

84－大闸门电机；

85－小闸门电机；

86－油泵电机。

图7示出了本实用新型的可编程序控制器PC结构示意图。其中：

87、88－两块220VAC输出单元（Output Relay），87的0＃～7＃端子（88的0＃～4＃）分别依次接输出端子排47的1＃～8＃和9＃～14＃输出端子；

89－24VDC输出单元（Output Transistor）：DO－0024，其0＃～4＃端子依次接输出端子排47的其15＃～19＃输出端子；

90～92－三块24VDC输入单元（Input）DI－0024；它们的0＃～7＃端子分别依次接输入端子排48的1＃～8＃、9＃～16＃和17＃～24＃输入端子；

93－CPU单元，其上有POWER（电源）、RUN（运行）、FAULT（故障）指示；

94－电源模块，其上有COM（公共端）、＋24V、GND（接地端）、AC220（交流电源端）。

设备选型：工业PC产品有多种可供选用，举例的压滤机可编程序控制装置选中科院自动化所的PLC－0088型。

1.主机：为组合式结构，可选用各种规格的槽板，插入适用的输入输出组件，即可构成16点至120点的应用系统。本系统含下述组件：CPU单元93、电源模块94各一块，AC输入单元90～92三块，220VAC输出单元87、88两块，24VDC输出单元89一块。

2.编程器：可进行手提式操作，便于现场调试。

3.图型编卡和软件：其可在PC／XT，PC／AT等个人计算机上进行图型编程，非常方便，用户界面友好。

4.限位开关：选用防水型强超行程开关HL－5300型限位开关。

5.各种按钮：KD2型按键开关。

6.LED数码管显示器：选用带译码和锁存功能的LED显示器。

以下是压滤机工艺过程和过程自动控制：

一.工艺过程：主要有：

1.压紧滤板工序：将压滤机的若干块滤板通过液压系统压紧。

2.加压过滤工序：开启煤水泵，将高压煤水注入压滤机的各层滤板使煤泥滤出，待滤出煤泥成型后，即停泵。

3.松开工序：由液压系统将头板松开，返回压紧前的状态，以便为滤板和头板间留出空间，供拉板卸煤泥。

4.拉板工序：松板后，由液压马达一块接一块地将滤板松开，御掉滤饼，直到全部拉完滤板卸净煤泥为止。

其压滤循环工艺过程，参见图8。

二.液压系统：有油缸和液压马达两部分，由一台5.5KW双出轴电机86带动，高低压油泵全部液压油的供应来源于该油泵。

1.油缸部分：油缸阀块控制滤板压紧和松开。

①需压紧时，使电磁换向阀左侧线圈52得电，压力油进入高压油缸，推动活塞压紧滤板。

②需松开滤板时，使电磁换向阀右侧线圈53得电，压力油进入油缸低压侧，推动活塞复位，从而松开滤板。

③油缸压力检测用电接点压力表。油压高于设定压力时，电接点压力表高压接点72发出进入上限信号；油压低于下限时，压力表低压接点73发出进入下限信号。头板松开有限位开关69提供位置信号。

2.液压马达部分：其作用是循环拉滤板卸料。马达的旋转换向由电磁换向阀实现。

①当需要拉板装置返回时，使电磁换向阀右侧线圈57通电，驱动马达反转，带动拉板装置退至拉板开始位置。

②当需要拉板时，使电磁换向阀左侧线圈55得电，液压马达正转，带动拉板装置拉板。

③拉板和拉板返回完成的检测，其通过液压马达左右侧油路的压力接点74、75提供。当拉动某块滤板到位时，由机械装置阻挡液压马达油压升高，使马达正转侧压力接点75发出拉板完成信号；而当拉板返回装置到位时，由机械装置阻挡液压马达，油压升高使马达反转侧压力接点74发出拉板返回完成信号。另外，增加了限位开关70、71提供拉板、拉板返回的位置信号。

④滤板全部拉完，由液压马达带动拉板装置回到拉板起始位置时，由限位开关发出信号，结束本次拉滤板循环。

三.电控装置：

本电控装置能实现下述控制：

①按照压滤的各个工序要求，顺序完成。

②各工序间有完备的电气闭锁和可靠的抗误操作能力。

③为操作者提供透明的操作环境，即工作状态的显示。

④运行过程中，操作者能根据不同情况的变化，随时方便地进行延时值的设定。

⑤在压滤机运行过程中，可随时手动操作，当该工序完成后，自动转入自动控制状态继续运行。

⑥可对压滤机的运行故障和可编程控制器的系统故障进行检测、报警并能显示相应的故障代码，以便于处理。

下面按工艺过程、信号检测、时间设置、显示、手动操作、故障检测显示几部分，分别介绍如下。

（一）工艺过程自动控制：

1.压紧滤板：

①在首次进入压滤循环时，先按主控按钮1，再按压紧按钮2，由电接点压力表（此时油压在低压状态）确保一送电就使压紧滤板回路中的触点闭合并自锁。进入自动循环时，拉完全部滤板后经一定的延时（时间由用户根据充分完成下一循环准备为依据确定），其在压板回路的触点闭合，油缸阀块的压紧滤板阀得电，打开油缸高压端的通路。

②接通油泵电机电磁线圈58，使油泵电机86启动。

③闭锁拉板回路，确保不得进入拉板工序。

④闭锁松板电液换向阀，确保油路对高、低压油缸供油的单向性（二者互为闭锁）。

⑤当滤板压紧时，油压上升到压力上限时，由电接点压力表高压端72给出信号，停止油泵电机86，使压板电磁阀失电（松板电磁阀53也不得带电），阀芯回到中位。活塞停止移动，经液控单向阀封住高压油，使油缸保持一定的压力。

⑥过液过程中滤板压力的稳定由下述方法保持：当油压下降到压力下限时，电接点压力表低压端73给出下限信号，激活压紧滤板工序，而压力上升到压力上限时，电接点压力表高压端72给出上限信号，使压紧滤板过程停止。从而达到压滤过程中滤板压力稳定的目的。

2.加压过滤：

当头板压紧后，自动启动给料煤水泵63进行过滤。此时，入料管的小闸门开（电磁线圈61得电），大闸门关（电磁线圈60得电）。

加压过滤时间由操作工根据煤水浓度和工艺过程确定，如给系统设定150分钟，时间到后自动停泵63，并有声光信号提示。当短于该时间，可由操作工根据需要手动停泵，也可由过滤完成自动检测装置自控停泵63，结束本次过滤。加压过滤后，吹风电磁阀线圈54得电，进行吹风。此时，大闸门开（电磁线圈59得电）、小闸门关（电磁线圈62得电）。

3.松开滤板：

①过滤完成，煤水泵63停，考虑可靠性，延时20秒后使松开滤板阀53得电，打开去油缸低压侧的油路。

②闭锁压紧滤板回路、加压过滤回路，确保松开滤板时压紧滤板回路和加压过滤回路失电。

③使驱动泵电机之接触器线圈58得电，启动油泵电机86，则压力油经电液换向阀进入油缸的低压端，推动活塞向后移动，头板在油缸的带动下向后移动，当头板到达限位后，限位开关69发出位置信号，使油泵电机接触器线圈58失电，同时，松开滤板阀电磁线圈53回路失电。导致油泵电机86停，电液换向阀阀心回到中位，头板停止移动。

4.拉板卸料：

①松开工序完成，经一定的延时（以充分准备好拉板卸料为依据，由操作者随时设定），打开油马达的前向通道，启动油泵电机86。

②拉板返回电磁阀57通电吸合，打开去油马达的后向通道，闭锁拉板电磁阀55。

③压力油经油泵－－前向通道－－后向通道－－调速阀－－压力继电器－－油马达－－拉板装置返回。

④油马达带动拉板装置返回，当碰到滤板把手时，整个油路的压力升高，当达到设定值时，压力继电器75发出信号，使拉板返回阀57失电。拉板返回阀57失电后，拉板电磁阀55通电吸合，油马达换向，开始拉滤板，同时闭锁拉板返回电磁阀57。

⑤拉板装置拉着滤板向头板方向移动，当碰到头板或滤板把手时，整个油路压力升高，达到压力继电器的设定值时，压力继电器发出本块拉板完成信号74，标志该块滤板拉板结束，同时使拉板电磁阀55失电。为确保卸掉滤饼，经一延时值（由操作工根据现场情况而随时设定），拉板返回电磁阀57得电，使马达换向，该油马达又带动拉板装置返回，开始拉下一块滤板。如此反复，直到拉完全部滤板。

⑥每块滤板拉板卸料后，冲洗电磁阀56得电，对滤布进行冲洗。边拉板，边冲洗。

⑦当滤板全部拉完后，拉板装置再次返回时，碰到结束撞块或位置开关，油马达换向，拉板装置向拉板方向运动，直到碰上拉板限位开关70，得到本次拉板结束信号。该信号断开拉板回路，闭锁拉板和拉板返回电磁阀55、57的回路。同时激活准备下一压滤循环延时逻辑，延时到进入下一循环的压紧滤板工序。

（二）手动过程控制：

本装置共设置六个手动过程控制开关，即手动压紧2、过滤3、吹风4、松开5、拉板6和冲洗7按钮。为了节省输入端口，由软件构造该手动按钮，代替启、停两个按钮，其方式为：第一次按下手动按钮使该工艺启动，第二次按下则为停止该工序。

本装置的手动操作能在任何工序平滑地切入正常运行的工序，但也受逻辑关系及安全闭锁的制约，即：可在压滤机工作的任何状态下手动停止正在运行的工序，但应在停止当前运行工序后，方可用手动操作进入某一工序运行。而且当该手动启动之工序运行结束后，将自动转入下一工序自动运行。

（三）定时器和定时值的设置：

为在各种情况下都能正确可靠地工作，其中一些环节的延时值，必须能让用户根据实际情况进行设定和修改。本控制装置可对定时器的定时值随时设定，并立即生效。对定时器进行选择和设置，设有三个按钮：定时器选择9和定时值增、减按钮10、11。按钮9用于指定要进行时间设置操作；增、减按钮10、11用于对相应定时器进行时间选择。定时器和定时值的选择皆由按钮驱动，以循环方式进行。本装置规定：定时器在1、2、3之间循环选择，而每个定时器可自每组四个定时值中选择。当进行定时器和定时值选择时，将有LED数码管13显示相应的定时器号和定时值的数值，以便于操作者直观地选择。

（四）信号检测：本装置有位置和压力二类信号需要检测。

1.位置检测：

压滤机工作在多水环境中，加之液压系统和机械传动部分的强惯性，故选强超行程、防水位置开关。

本装置增设松板到位和拉板结束两种位置检测开关，分别选用一个头板限位开关69和两个拉板限位开关70、71。系统根据头板限位开关69的信号判定松板是否到位，或与主控开关配合判定是否为首次循环。拉板限位开关70、71将发出拉板结束信号，驱动下一循环开始。

2.压力检测：

设有四个压力检测点。在油缸阀块中，用电接点压力表进行油缸高、低压力72、73的检测，系统将用该信号决定压板结束、启泵保压和松板到位等工作状态。

液压马达系统上的两个压力继电器74、75，检测拉板和拉板返回是否完成，系统主要用其进行油马达的换向，实现循环拉板工作。

（五）显示及告警

本装置设有工作状态、时间设置和故障代码三类显示，准备工作完成90％及加压过滤结束两类声响报警或提示。显示部分共设十六个发光二极管15～30和三位LED数码管13，发光二极管15～30做运行状态的动态指示，LED13做定时器、定时值及故障代码显示。使操作者不但操作简便，而且对每一步操作及工作状态有相应的提示，即有一个好的用户界面。

1.工作状态指示：压紧、过滤、吹风、松开、拉板、拉板返回、冲洗工序工作状态，分别由相应的LED15～21点亮做该工序的工作状态指示，如对故障显示，将使故障状态LED29点亮，并有故障代码显示在LED数码管13上。

2.时间设置显示：由三块LED数码管组成LED数码显示器13，用来显示定时器和定时值，定时值以秒为单位。

3.故障显示：当发生故障时，由软件完成的故障检测功能，将由LED数码显示器13以相应的故障代码加以显示，同时，工作状态指示部分的故障显示发光二极管LED29点亮。

4.声响信号：当循环工作准备、拉板工作准备达到预定值90％时，由PC控制发出声光（LED）信号，以便操作者及时结束准备工作和参与下道工序。当运行中发生运行故障或PC本身发生故障时，在显示故障代码、指出故障状态的同时，发出声响信号，以便及时处理。

（六）故障检测：通过程序可对PC本身故障及运行系统故障进行即时检测、报警和错误代码显示。

1.运行系统故障：

在压紧滤板过程中，若速度太快，说明油压过高或电接点压力表高压侧出现故障。若在规定期间达不到应有压力，即滤板达不到压紧位置，说明电接点压力表高压侧（实际压力已达到，但信号不能发出）或电接点压力表低压侧（不闭合，未启动压板）、压紧滤板电磁阀、油泵电机及油路故障。

在松开滤板过程中，若速度过快，则说明油压过高或头板限位开关故障。若速度过慢，则说明松板电磁阀53，头板限位开关69，油泵电机86及其油路故障。

拉滤板过程中，在动作指令发出后，若规定时间内未完成，说明拉板电磁阀55，拉板返回电磁阀57或其控制部分，油马达及其左右压力继电器74、75，拉板限位开关70、71发生故障。

2.可编程控制器故障：

系统在运行中不断地对PC系统本身的CPU、电池、I／O、电源、存贮器等故障进行检查，并将相应错误代码送LED数码器13显示，对系统有损坏性影响的故障设有强制所有输出断电的自保护功能，并由相应的LED自保护指示器27加以显示，以便维护人员进行处理，保护设备，避免设备出现灾难性事故。

（七）闭锁：

除了压紧和松开工序互锁，拉板和拉板返回电磁阀互锁，在过滤工序执行中，闭锁拉板和松开工序，在拉板工序执行中，闭锁压紧及过滤工序之外，本装置增加了两种闭锁：1.在输入端子排48接有运输机电磁线圈64带动的接触器的辅助常开接点80，以便运输机开机前闭锁拉板工序；2.在输出端子排47中用于闭锁过滤工序的可编程序控制器19的输出接点接煤水泵电磁线圈63的回路中，以便在头板未压紧时闭锁过滤工序。

Claims (7)

1、一种压滤机程序控制装置，有控制柜箱体、操作按钮、接触器、热保护继电器、信号显示、电源开关、输入端子排、输出端子排、外接传感器，其特征在于有可编程序控制器PC(49)。

2、根据权利要求1所述的压滤机程序控制装置，其特征在于有定时设定按钮（9～11），工作状态显示器（15～30），时间设定、故障自检、故障检测显示器（13）。

3、根据权利要求1所述的压滤机程序控制装置，其特征在于所说的操作按钮有可自动转入程序控制的、各工序的手动按钮（2～7）。

4、根据权利要求1所述的压滤机程序控制装置，其特征在于所说的操作按钮为用软件判断实现启停双功能的单按钮开关（1～12）。

5、根据权利要求1所述的压滤机程序控制装置，其特征在于有故障时切断所有输出的自保护指示器（27）。

6、根据权利要求1所述的压滤机程序控制装置，其特征在于所说的外接传感器有头板限位开关（69）、拉板限位开关（70、71），它们是防水型强超行程接近开关。

7、根据权利要求1所述的压滤机程序控制装置，其特征在于所说的输入端子排（48）接有运输机开机前闭锁拉板工序的运输机电磁线圈带动的接触器的辅助常开接点（80），输出端子排（47）中用于闭锁过滤工序的可编程序控制器（19）的输出接点接煤水泵电磁线圈（63）的回路中。

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