煤炭洗选工艺存在的问题及智能化洗选方案

余远福

摘要：为了改善煤炭洗选系统自动化、智能化程度不高，故障频繁等问题，通过优化设计过去应用的煤炭洗选系统，提高其自动化与智能化水平，改善劳动环境，控制和减少劳动力强度。基于PLC技术为前提下，数据传输模式利用TCP/IP通信、CAN总线通信来完成，能够更加自动化的控制煤炭洗选系统，也能够实现现场操作箱、显示操作终端、操作站三种控制模式，使得控制精度也大幅提升。

关键词：煤炭洗选工艺;问题;智能化洗选;优化设计

当前在煤炭洗选系统方面主要存在的问题体现在：a） 集成化程度不高，洗选流程不同部分，独立设计控制开关与供电线路，进而影响煤炭洗选工作的协调性，故障排查时间消耗较长，人力投入大，不利于集中管理。b） 较高的维修成本。由于不同厂家的洗选设备，在型号与参数上并不统一，设备进行升级难度较大，需要较高的成本投入，同时设备升级之后，设备越发庞杂，极大地增加了运营成本。c） 设备和PLC系统软件缺乏良好的兼容性。

由于应用不同厂家PLC，设备软件难以实现重复利用，导致设计与维护成本大幅增加，为使这些问题得到更好的解决，相关研究人员也不断扩大此方面的研究工作，如运用PLC+IFIX 组态软件，来实施模块化、功能化设计，确保洗选系统自动化与可视化，并进行工业试验。同时，基于S7-300西门子PLC 与WinCC组态软件为前提，通过ZigBee、Profibus总线通信为手段，优化设计洗煤控制系统，使得洗煤系统稳定性大幅增强。但以上这些主要针对洗选系统中PLC 控制系统方面的研究，在系统控制模式及其精度方面研究相对不足。为此结合煤炭齐选系统，有效结合PLC控制技术、TCP/IP通信技术与CAN通信技术进行煤炭洗洗智能化自动控制系统优化设计，使煤炭洗选系统实现了多样化控制模式，设备控制精度也大幅提高。

1 洗选工艺分析

煤炭洗选包括破碎、分级、洗煤、选煤等步骤。粒径小于750mm 的原煤经1#带式输送机输送至一次筛分设备进行破碎，条型筛上的煤炭经对辊式破碎机破碎、圆筒洗矿机洗煤、重型振动筛筛分，位于振动筛上部的煤炭进入大料原料仓并装运至火车车皮;位于振动筛下部的煤炭经圆锥破碎机破碎后进入小料堆场。位于一次筛分条型筛下部的煤炭经螺旋洗矿机洗煤后，3#带式输送机将位于筛上的煤炭置于细碎处理流程;位于一次筛分条型筛下部的煤炭由 5#，8#带式输送机直接运入小料堆场。破碎、输送、筛分、洗煤4个步骤构成完整的煤炭洗选工艺流程。

2系统设计

管理层以及控制层还有设备操作层是煤炭洗智能化与自动化控制的几个主要层面，设备操作层设置为第一层，主要有电器设备相应的测量元件和仪表，配电系统以及现场操作箱等共同组成。测量元件以及检测仪表，把洗选系统经传感器采集的相关数据向第二控制层进行传输，操作指令又现场操作箱发出之后到第二层。第1、2、3层电器元件和设备供电有配电系统来完成。控制层为第二层，主要有显示操作终端和PLC智能控制系统所组成，最为核心的组成部分是PLC智能控制系统，不仅能够对操作终端的控制指令直接接收，还能对第一层传感数据信息进行采集，指令有现场操作箱所控制，洗选机电设备受其直接控制。第三层为管理层主要包括不间断的电源和操作站，同时还包括TCP/IP通信模式的信息传输（PLC智能控制系统）以及操作站，以进行控制指令发送，通过设计该系统，在控制煤炭洗选设备过程当中，可利用现场操作箱显示操作终端以及操作站来完成。

3 硬件设计

通过系统设计不能发现，速度传感器、雷达料位计、PLC、信号隔离器、变频器、电动机轴编码器等是其主要的硬件组成，还有各种电器开关元件、料位开关接近开关以及光电开关，通过连接电气之后，共同组成自动化控制的煤炭洗選系统硬件部分。

4 软件设计

4.1 PLC 程序设计

在ABSLC500-05PLC当中，基于CoDeSys软件平台运用ST语言编写洗选系统软件程序功能，结合洗选控制系统完成功能，对开关量采集的输入点进行统计，对输入点进行模拟，达到逻辑控制良好效果，对对应功能开关量输入点有效控制。模拟量通过PLC进行处理过程当中，应当对电压（0-10V）输入信号以及（4-20mA）电流输出信号进行科学区分。显示操作终端和PLC应当构建CAN通信连接，运用CAN2.0B29位扩展帧，250kb/s的波特率，CAN通信主站主要为PLC，CAN通信分站即是显示操作终端，0X99为分站号地址，同时TxPDO/RxPDO通讯进行构建，8字节传输数据连接各条CAN通信。显示操作终端和PLC均是自定义的CAN通信协议。通过CAN总线实现洗选系统和PLC人机界面数据交互，对人机界面平台分站号地址进行设置，主要为0X89。第三层管理层还可以和PLC经过TCP/IP通信连接设置成操作站，对于操作站端口号以及IP地址进行获取。在PLC前提下，针对洗选系统进行故障报警，系统有故障出现时，声光报警装置通过PLC进行驱动，故障内容便可显示在人机界面上，出的相应方法进行提示，使故障停机的时间有效缩短。

4.2 人机界面设计

在King SCADA软件基础上编写的智能化煤炭洗选控制系统人机界面，多个画面所组成，洗选系统运行过程当中通过CAN总线方式的PLC，在人机界面上传输相应的数据，通过King SCADA进行动画设计，对洗选过程动态的进行显示，而且基于人机界面基础上，能够对相应的控制指令进行发出，如急停闭锁或者启动等。

5 结语

设计并实现的煤炭洗选系统智能化自动控制优化方案，利用TCP/IP、CAN 通信建立洗选系统3层架构的数据传输模式，以层2的PLC智能控制系统为中央核心控制单元，在逻辑控制煤炭洗选设备的同时，将其运行中的全部数据、参数传送至人机界面，实现对洗选系统的动态监视和远程控制，极大地改善了煤炭洗选工人的劳动环境，降低了劳动强度，有较好的经济价值和社会价值，实现了优化设计的目标。

参考文献

[1]杨青方.我国选煤技术的现状及发展[J].煤炭技术，2010（5）：13-14.

[2]张龙强.内蒙古某洗煤厂工艺流程改造的研究[J].煤炭技术，2015，34（3）：273-275.

[3]杨海伟.煤炭洗选系统智能化自动控制优化设计[J].煤矿现代化，2019（2）：131-135.

[4]陈林靓.PLC 控制系统在煤炭洗选设备中的应用[J].煤炭技术，2014，33（2）：146-148.

[5]王树山.洗选系统智能化自动控制优化[J].能源与节能，2019（11）：89-90.