年生产300万吨原煤的大型现代化煤矿

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1、年生产原煤300万吨的大型现代化煤矿设计- 52 - / 531 概述我矿为设计年生产原煤300万吨的大型现代化煤矿,配有年入洗能力300万吨的选煤厂。随着矿井产量的不断提高,选煤厂的入洗能力也逐年加大。为适应入洗量的增加,近几年来选煤厂不断进行技术革新,新建扩建了筛分系统、除木杂系统、新精煤仓系统及引进一些新设备。其入洗能力目前已达900吨/小时。 自1992年以来,选煤厂生产系统的生产设备、运输皮带均由集控系统进行控制。旧生产系统由以下几个部分组成：原煤重介选矸系统、筛分系统、储装运系统、跳汰系统、捞坑系统、沉降离心脱水系统。由于建设时间不同,原有生产集控系统分为洗煤集控、原煤集控、储运集

2、控；三个部分为各自独立的控制站。每个控制站均由上位机、PLC、现场传感变送单元构成。上位机作为操作界面,使用了CVUl0000,PLC使用的是西门子TI545。 由于该系统巳经使用了很长时间 ,故存在以下的问题和不足之处: 集控分为三个独立的PLC系统,过于分散且使用的软件版本不同,增加了使用、保养和维护的工作量； 上位机有时死锁,无法发出信号,使设备不能正常运转,只能靠在线修改软件来使系统工作,影响正常生产； 储运集控由于软件版本太低,硬件与软件不能匹配,影响了上位机的正常工作； 集控系统设备老化,一些配件已经停产,难于购买； 集控系统的检测点少,报警装置不完善； 新增设备及新增系统没有加入

3、本系统,工艺不完善；现场各设备起、停控制箱、设备起停车信号电笛故障率较高,且一些设备没有必须的检测装置,影响正常的生产。旧集控系统已经不能不足目前生产的需要,为有效的解决上述问题,兖矿集团鲍矿选煤厂及联合成立现代化课题研究小组,拟订对选煤厂集控系统进行设计与开发。在改造原有系统的基础上,将生产系统中新增精煤仓系统、除木杂系统及筛分系统并入集控系统。完成全厂生产设备的集中控制。制定具体实施的控制方式、设备启停步骤、软件功能、通讯方式、功能扩充、报警系统故障诊断、显示、排除。设置配电系统动态监控,建立供配电系统管理数据库。将全厂各设备的启/停控制箱进行更集控系统设计开发进度表：序号工 作 容备 注

4、1适度的调研、收集资料、分析系统开发的可行性2可行性调研报告3系统总体功能设计容与准备4系统设计与安装5系统调试及运行表1-12 理论依据2.1选煤厂控制系统状况2.1.1国外选煤厂控制系统国外的选煤厂控制系统的自动化水平较高,它主要分为控制和管理两大部分。控制又可分为数值量逻辑和模拟量过程控制。底层控制系统一般采用PLC系统,主要选用美国AB公司、美国施耐德公司、德国西门子和美国GE公司的产品。在数字量逻辑控制方面,国外选煤厂的设计一般采用完全基于PLC的方法,即输入输出点均直接与PLC相连,而没有互连,举个简单的例子,一台设备的启、停按钮和接触器线圈这三个元件,启、停按钮分别接与PLC的输

5、入摸块相连,而接触器线圈直接与PLC的输出模块相连,这三个元件本身没有直接的电气联系,它们之间的逻辑控制关系是通过软件程序实现的。这种设计方法具有很多优点,如走线规律配置灵活等。另外,由于国外选煤厂一般没有固定的岗位人员,因此在设计中将所有元器件的状态全部作为检测点输入PLC,通过多余检测系统运行的正确性。模拟量过程控制主要用于工艺过程参数的检测及控制,如流量、灰分、密度等。管理部分又分为生产管理和设备管理,生产管理是基于大量的工艺过程参数和数学模型的建立来完成的,成本较高,如质量管理要进行流量、灰分、密度等的检测和运算,成本管理要进行耗电、耗水及其它材料消耗量的统计和分析。设计管理主要是对设

6、备的工作情况、维护保养、备品备件的统计和管理。如一只交流接触器的额定寿命是带电通断10000次,达到10000次后,系统自动打印出维修更换清单通知单通知维修人员进行更换,以避免过期设备在系统运行过程中损坏影响生产。2.1.2国及兖州矿区选煤厂控制系统国选煤厂的控制系统目前绝大多数采用底层PLC系统与上位机监控相结合的模型,以数据量逻辑控制为主,配以少量工艺过程参数的模拟量检测监视,用于实现工艺流程系统设备的集中启、停车控制和运行过程中的连锁闭塞。有部分选煤厂具有工艺过程参数的闭环控制系统,主要选用美国AB公司、美国施耐德公司、德国西门子和美国GE公司的产品。目前国使用较多的PLC有施耐德、AB

7、、GE和西门子的系列产品。上位计算机一般为美国INTEL或研华工控机。由于控制系统成本因素的影响,国选煤厂控制系统的输入、输出点数一般配置较少,并采用硬接线与软件配置相结合的结构。兖州矿区选煤厂控制系统的情况在国属于配置较高的,使用的大多是高性能的PLC,如东滩南屯用的是施耐德PLC,二号井用的是GE90-70,鲍店选煤厂老集控系统用的是SIMETIC TI545、配煤系统为SIMATIC S70-300,在这些选煤厂还安装了许多如在线灰分仪、在线密度仪等先进的检测设备,用来监视和控制产品的质量。2.2集控系统理论依据选煤厂集控系统是指根据选煤工艺,对设备进行顺序控制及监控其运行状态的集中控制

8、；实现调度指挥生产自动化,实现工艺流程自动控制及单机自动控制。随着网络技术与工控技术的飞速发展,为本系统技术实现提供有力的理论依据。本系统使用工业以太网及现场总线技术实现生产集控系统的通讯。本系统所使用的技术具有成熟、可靠、易于扩展等性能。新系统将原有控制系统全部更新。本系统工控主机采用计算机分布式控制系统,使用施耐德的PLC系统,采用工业以太网现场总线Modbus PLUS方式进行通讯。整个生产系统网络配置为双层网络结构网络,第一层是由上位机和PLC主机构成的分布式网络；网络第二层是由PLC主机和其分布站构成的分布式网络。本系统选用施耐德Quantum系列PLC,它是具有数字量处理能力的专用

9、计算机系统。Quantum具有模块化、可扩展的体系结构,用于工业和制造过程的实时控制。它包括、Quantum系列CPU、I/O模块、I/0接口、通讯模板、电源和底版。3 系统研究的主要容3.1系统的整体框架集控系统整体分为：原煤重介选矸系统、筛分系统、储装运系统、跳汰系统、捞坑系统、沉降离心脱水系统、除木杂系统；及压滤车间监控系统。目前集控系统分为三个操作站：调度室操作洗煤系统的跳汰系统、捞坑系统、沉降离心脱水系统；原煤集控室操作原煤系统的重介选矸系统、筛分系统；储运集控室操作储装运系统；压滤车间设备仅在模拟盘上显示。三个集控室有各自的PLC主机互不通讯,版本不一。改造后的新集控系统将洗煤、压

10、滤与储运系统合为一台PLC主机,原煤车间单独一台PLC主机,两台主机不直接通讯,系统通过上位机通讯互访。集控系统图见图3-1。3.2设计容 根据鲍店煤矿选煤厂的现有问题本项目主要实施容:对全厂旧集控系统进行结构调整、重组与升级。将全厂各车间并入一个集控网,统一管理,重新布置PLC控制分站。配置主机模块,在主站与分站之间、分站与分站之间选择通信网络系统,以提高PLC系统的运行可靠性；水洗系统沉降系统除木杂系统储装运系统压滤车间设备重介选矸系统原煤集控系统洗煤集控系统洗煤集控系统鲍店矿选煤厂集控系统图3-1 在改造原有系统的基础上,将生产系统中新增精煤仓系统、除木杂系统及筛分系统并入集控系统。完成

11、全厂生产设备的集中控制。制定具体实施的控制方式、设备启停步骤、软件功能、通讯方式、功能扩充、报警系统故障诊断、显示、排除。设置配电系统动态监控,建立供配电系统管理数据库。将全厂各设备的启/停控制箱进行更换及功能扩充。3.3控制系统升级改造目标实现调度指挥操作生产自动化；实现设备顺序控制,减少全厂设备起、停时间,并对各设备的运行状态进行自动检测,实现设备的故障自动诊断和保护,从而提高选煤生产效率；实现选煤工艺流程自动控制,这主要包括：实现重介选矸系统、水洗系统生产工艺流程、循环水系统的闭环控制、各转运皮带输送机运输工艺及各煤仓、煤场等操作存储自动化,从而提高生产效率；增强软、硬件功能,保证整个系

12、统的安全性和可靠性,并具有一定的先进性和代表性。3.4系统的功能设置选煤厂生产集控系统分为三个子系统：洗煤集控、原煤集控、储运集控。每个子系统均设置可独立运行的监控操作站。3.4.1 集控系统的基本功能 1 系统的控制方式为方便灵活地对所有设备进行控制,主要工艺流程设备的运行采用五种控制方式：远程自动控制：由集控室发出设备起、停车命令,实现现场相关设备的按流程起、停车控制；远程单台遥控：由集控室发出单台设备起、停车命令,实现设备之间单台切换运行,用于特殊设备的单台起、停车控制；就地闭锁控制：由操作人员在现场操作单台设备,设备之间具有闭锁功能,此方式为集控系统的后备运行方式；就地解锁控制：由操作

13、人员在现场操作单台设备,设备之间无闭锁关系,用于设备检修及单台设备的试车；紧急停车：当现场或集控室出现故障,需要立即对分系统停车时,由程序或现场实现紧急停车控制,在现场操作与在集控室操作PLC的执行是等价的。需在集控室进行复位后才能重新开车。2集控系统的顺序启、停控制步骤起车前的操作a、控制方式选择：集控方式下,PLC执行用户程序的全部控制功能。就地方式下,PLC仅执行模拟显示功能。b、流程选择：当选定选煤流程后,PLC将检测有关输入状态,判断参与该流程控制的溜糟位置,设备工作方式,以及保护点状态等是否满足起车条件,若条件具备,则先发出电笛信号系统准备起车。否则将对所检测出的故障点,作出多方位

14、报警。c、起车方式及系统选择：在一般情况下,用户程序按逆煤流起车方式编制。d、远动设备：对不需参予时序起动,或难以进入顺序起车过程的设备,可以在起车前按闭锁关系远动控制起动该设备。起车过程控制a、当前述指令操作完毕,系统准备就绪,发出起车指令,所选洗煤系统在指定的起车方式下进入起车控制过程。b、在逆煤流起车过程中出现故障时,起车指令自动撤除并报警,已起设备保持运行,在短时间排除故障后,可从故障设备继续起车；否则可全部停车。c、对起车过程的时间累计并显示。系统运行的闭锁控制 a、在运行过程中出现故障时,逆煤流闭锁保护、报警。b、对系统有效工作时间及产量,自动统计,显示并打印。c、对各种保护、运行

15、参数实时检测。d、完成系统中各调节过程的控制。停车过程控制a、当系统对任一流程发出停车指令后,PLC将按用户程序完成停车功能控制。b、对停车过程累计时间及总停车时间显示。3故障报警系统a.当设备发生故障或运行条件不满足时,能根据闭琐关系控制设备停车,并在监控操作站上显示故障原因并打印故障清单。 b.报警方式：现场使用电笛报警、集控室使用语音报警,并能够即时打印报警清单。c.对每台设备增加故障检测点,用于检测各设备配电元器件工作情况,建立低压配电动态监测系统,对配电系统的运行情况和故障位置进行准确判断和及时报警。低压配电动态监测系统的监视界面如图3-2所示。3.4.2集控系统功能扩充为更加全面的

16、监控系统中设备的运行状态及扩大集控系统的功能围,在各分站适当增加输入、输出点、将重要设备的电流、电压等模拟量信号引入监控系统,并通过现场总线传送到集控室,实现对设备负荷状态的监视,同时将新增设备纳入到集控系统中来。开关量检测回路： a、设备监测点增加：在原系统巳有开关量的基础上,除原系统的手/自动状态、接触器状态、空开位置、禁起等监测点外,为进一步提高系统的监测功能,对于重要的生产设备增加一些检测量,包括漏电、过载、堵塞、供电系统、皮带的跑偏、低速等。图3-2低压配电动态监测系统监视界面 b、故障判断快速准确：通过对系统监测点位的增加,使得系统中可能出现的故障点都有了反馈信号。因此,对于系统中

17、的故障,集控系统可以准确、快速的检测出故障设备、保护动作位置。模拟量检测回路：PLC的模拟量输入模块把选煤厂的料位、液位、电流等模拟量变换成PLC能够处理的数字量信号,以完成对各种参数状态的实时检测。对于数据采集具有如下功能：a、实时准确的检测各种模拟量。b、根据检测到的模拟量数值,统计各种生产数据报表。c、将各检测值、计算、统计值进行自动存储、显示。d、根据检测值、设定值、统计值进行自动控制及超限报警。3.4.3集控操作系统界面设计集控系统操作界面包括调度室操作界面和原煤、储运子系统操作界面。对各独立操作的控制系统,操作员接口上设置相应的独立操作画面,并以直观的图形和准确的汉字提示,用工业鼠

18、标器或键盘完成指令的发送,如对各系统程序控制方式设置、流程选择、起/停车及解除等。以洗水系统操作界面图为例,见图3-3。系统界面共分为以下几部分： 1 控制系统总菜单； 2 工艺流程操作界面：洗煤系统有跳汰系统、捞坑系统、沉降系统操作界面；原煤系统有重介系统、筛分系统操作界3 工艺流程监视界面：压滤车间监视界面； 4 选煤厂平面图：该界面可下拉出各系统的硬件配置拓扑图和配电系统图； 5 控制系统信息界面和故障报警界面。图3-3水洗系统操作界面3.4.4集控系统指标实时监控系统的关键在于迅速、及时、准确的反映生产过程中各种参数、设备运行状态、生产情况的变化,它有三个基本的技术指标：画面响应时间：

19、指从发出调出某幅图形指令到图形全部显示到屏幕的时间。由于现在微型计算机的处理速度有很大的提高,以及WINDOWS对图形处理的优势,即使全屏幕重绘可以完全控制在毫秒级以。数据更新周期：指图形每间隔多少时间根据网络上的实时控制信息或数据库中的数据,重新对反映现场的图形画面进行更新显示需要的时间,本系统应控制在毫秒级,也可根据现场的要求对刷新的最短时间进行设置。数据准确程度：指系统在数据的传输过程中对数据真实的反映程度。误码的发生情况越少,数据准确程度越高。4 系统开发原则4.1可靠性原则集控系统的可靠性通过以下几方面进行保证：集控系统的电源为两路供电,两路实现无扰切换,且有UPS电源,保证了系统运

20、行的可靠性；增加了辅助检测点及故障诊断软件,可以提高故障判断的及时性和准确性,大大减少误判断和误操作；软件设计方面也提高了系统的可靠性,如报警装置、监测信号等扩展。4.2先进性原则1、技术上的先进性本系统采用目前流行的工业以太网局域网和Mdbus plus通讯系统,PLC也采用原装进口美国施耐德Quantum 系列PLC,使用的组太软件为Intuch6.0 ,PLC软件编程器为Modsoft V2.51。保证了技术上的先进性2、功能上的先进性集控系统功能齐全,各项检测、与报警完善；操作简单,各种监视图形、指标完备。以保证功能上的先进性。4.3可扩展性原则施耐德Quantum 系列PLC为开放的

21、、基于标准的网络连接和现场总线连接等要求提供选择,具简单的高性能的通讯系统,模块化易于扩展。可通过模块与多种网络通讯。4.4系统开发软件系统开发软件为开发操作界面的组太软件组和PLC软件编程软件,本系统使用的组太太软件为Intuch6.0 ,PLC软件编程器为Modsoft V2.51。PLC软件编程器为Modsoft V2.51是在上位机上使用编辑编译然后下装入PLC的CPU存储器中,可进行图形编辑GPS、梯形图编辑LSS。5 方案设计5.1生产集控PLC系统方案设计工艺系统设备的控制需求分析根据生产工艺系统设备的分布情况,按各设备的配电回路所在配电室将原系统的分站进行重组,并考虑到新增筛分

22、车间的设备,在每个设备较为集中的配电室设置PLC控制分站,下面将各控制分站的控制需求统计如下：洗煤系统9PD#配电室控制分站9PD设备清单：操作设备 311-1、311-2精煤筛；312-1、312-2精煤筛；313-1、313-2精煤筛；314-1、314-2精煤筛； 339刮板、357-1皮带机、VM1中煤脱水机、VM2中煤脱水机、VM3中煤脱水机；仅监视307跳汰机、308跳汰机、30 9跳汰机、310跳汰机、303给煤机、304给煤机、305给煤机、306给煤机、341风机、342风机、343风机、344风机、输入输出点数配置：输入100点,输出25点。10PD配电室控制分站10PD设

23、备清单： 224皮带机、301皮带机、302皮带机、319涝坑斗子、331矸石斗子、332矸石斗子、333矸石斗子、334矸石斗子、327中煤斗子、328中煤斗子、329中煤斗子、330中煤斗子、FC旋转、FC油压、涝坑系统离心脱水机VC323-1、VC323-2、 VC323-3；涝坑系统离心脱水机324-1、324-2、324-3；涝坑系统离心脱水机VC325-1、325-2、325-3；涝坑系统离心脱水机326-1、326-2、326-3；801、802、349、321-1、321-1、321-2、335-1、336-1、322-1、322-2、337-1、338-1、340-1、333

24、、334、356、357、350、325-2、326-2、325-1、326-1、320、仅监视335沉降离心脱水机、336沉降离心脱水机、337沉降离心脱水机、338、340、350共49台；输入输出点数配置：输入196点,输出49点。5PD-2配电室控制分站包括新精煤仓上设备5PD-2仓上配电室设备清单：501、502、504、505、506、507、508、548、511、510、509共11台；新精煤仓上配电点设备清单：560、561、562、563、564、565共6台；输入输出点数配置：输入68点,输出17点。除木杂系统设备清单：358、1301、1302、1303、1304、13

25、05、1306、1307、1308,共9台 输入输出点数配置：输入36点,输出9点。 合计：受控设备100台,分站数4个,输入400点,输出100点。原煤系统原煤集控对重介车间洗煤设备与皮带运输设备进行监控与操作,现又加入新增筛分车间,PLC分站为3PD、重介二楼配电室、重介三楼配电室、原煤1#变电所分站。 3PD配电室控制分站 3PD设备清单：1G、2G给煤机、178、179手选皮带、183、184碎煤皮带、107、108共8台输入输出点数配置：输入32点,输出8点。重介二楼配电室控制分站 重介二楼配电室设备清单：141、142皮带机、146-1、146-2斜轮、148、149脱介筛、180

26、共7台控制、8台监视 输入输出点数配置：输入46点,输出7点。重介三楼配电室控制分站重介三楼配电室设备清单：143、144、145、147-1、147-2、150、151共7台输入输出点数配置：输入28点,输出7点。原煤1#变电所控制分站原煤1#变电所设备清单：201-1、201-2、231、235破碎机共4台控制、7台监视输入输出点数配置：输入30点,输出4点。筛分车间变电室控制分站 筛分车间变电室设备清单：260、261、268、262、267、263、264、265、266、共9台 输入输出点数配置：输入38点,输出09点。 合计：受控设备50台,分站数4个,输入176点,输出35点。储

27、运系统 储运集控是对装车点、仓下和落地各皮带、给煤机进行监控与操作,现又加入了新煤场落地皮带系统。其4个PLC分站为5PD-2、原煤2#变电所、块煤仓下、原煤仓下、压滤车间配电室。2号变电所控制分站2号变电所分站设备清单：211、212、903、901、902、213、222、218、219、225、226、580、581、582、583、568-579共27台输入输出点数配置：输入118点,输出27点。5PD-1仓下配电室控制分站 5PD-1仓下配电室设备清单：536、537、545、546、512-535、538-541、580、581、582、583共36台输入输出点数配置：输入96点,

28、输出16点。原煤仓下、块煤仓下配电点控制分站 原煤仓下、块煤仓下配电点设备清单：块煤仓下232-1、232-2、233-1、233-2、原煤仓下204、205、206、207、208、209、末煤仓下：275、276、277、269、270、271、272、273、274共19台； 输入输出点数配置：输入76点,输出16点。压滤车间控制分站压滤车间设备清单：609、610、611、623、624、622、608、621、614、616、401、402、403、416、417、407、408、409、420、421、405、418、404、406、419、411、422、410、412、428、

29、834、701、702、703、707、708、709、705、706、814共41台 输入输出点数配置：输入96点,输出10点。 合计：受控设备123台,分站数4个,输入386点,输出69点。调度室模拟盘驱动分站 全厂纳入集控系统的设备共273台,其中参控设备181台,监测设备92台。按每台设备两个显示点空气开关状态和设备控制接触器状态计算,共需24VDC输出模块470点。5.2PLC主站及网络拓扑结构图5-1 PLC网络结构图根据选煤厂工艺流程设备的控制需求及系统运行的可靠性要求,我们设计了三种方案,经矿上组织有关部门进行论证,选择了第二方案,即在水洗和原煤系统分别设置一套PLC,在配电设

30、备较为集中的配电室设置PLC分布站,利用MB+工业网络构成两套PLC分布式控制系统。在选煤厂调度室、原煤车间、储运车间分别设置上位机监控操作站,在两套PLC主机站和上位机监控操作站之间建立上层MB+网络,实现信息共享。网络拓朴结构如图5-1所示。5.3控制方案设计本方案选用施耐德140系列PLC系统,主机选用CPU11303中央处理单元,具有512K字节RAM,MODBUS、MODBUS PLUS接口。与现场的设备状态检测及控制电路相连的部分采用MODBUS PLUS工业总线结构的分布式控制系统,在厂调度室和原煤车间分别设置独立的PLC主机站,在主厂房洗煤车间9PD、10PD和5PD-1配电室

31、、原煤车间3PD、重介二、三楼配电室、筛分车间配电室、原煤1#变电所、储运集控5PD-1、原煤2#变电所、块煤仓下、原煤仓下、压滤车间配电室设置分布站,除原煤车间3PD、重介二、三楼配电室、筛分车间配电室和原煤1#变电所分布站由原煤系统PLC控制外,其余分布站均由厂调度室PLC控制。在各分布站上均选用电压等级为220VAC输入和220VAC继电器输出的输入输出模块。输入每模块32点,输出每模块16点,共需输入模块31块,输出模块14块,模拟显示输出13块。监控操作站通过MODBUS PLUS工业总线适配器SA85-000与网络相连。系统中将更换设备就地控制箱,本系统增加一些输入输出点检测点,就

32、地控制箱及其控制原理将更为规统一。6 系统设计与开发6.1集控系统主要配置 6.1.1可编程控制器PLC 本系统的可编程控制器选用施耐德Modicon TSX Quantum 140系列PLC系统。主洗系统与原煤车间均选用相同系列、相同型号的主机。储运集控系统、压滤车间监控系统及新增精煤仓系统、除木杂系统并入主洗系统,筛分系统并入重介系统。施耐德电气公司推出的通用自动化平台Quantum,是具有强大处理能力的大型控制系统,可以满足大部分离散和过程控制的需要,是经济、灵活的硬件控制平台。Quantum系统特点如下：Quantum系统是具有很强数据处理能力的专用计算机。Quantum具有模板化,可

33、扩展的体系结构。CPU单元：可选586的控制器,单机支持超过300个回路和65000点I/O,背板总线速率高达80兆；可靠性：所有I/O模块均可带电热插拔；提供防爆的本质安全型模块和符合美国军标的表面涂敷涂层模板,能有效抵抗酸碱环境腐蚀；输出模块提供故障状态预设置功能。I/O：分为本地I/O,远程I/O、分布式I/O。分布式I/O可带32个分站最大距离不加中继器为457米。I/O模块提供16点和32点两种规格的I/O模块；所有与总线相连的I/O模板都经过光电隔离,确保安全和无故障操作。所有I/O模板都是软件可配置的。6.1.2上位机配置 上位机选用华研工控机,CPU为PIII800EB以上,双

34、17彩色显示器。6.1.3系统网络配置系统网络配置采用双层Modbus Plus网络。网络第一层是由上位机和PLC主机构成的分布式网络；网络第二层是由PLC主机和其分布站构成的分布式网络。Modbus Plus网络综合高速、对等通讯和易于安装等特点以实现简化应用和减少安装费用。它使得主机、控制器和其它数据源通过使用低成本的双绞线电缆或可选的光缆在整个网络上作为同位体进行通讯。作为一个判断性令牌传输网络,它控制Modbus Plus以一兆波特的速率进行通讯,快速存取过程数据。它控制实时控制装置如I/O装置的能力,不会由于加载或通信量的原因而下降性能。在该网络上予留将来与选煤厂计算机管理局域网相连

35、的接口。网络图见系统网络拓扑结构图5-1所示。下面分别介绍各系统的网络拓扑结构。如下：（1） 洗煤系统PLC配置图,图6-1。图6-1水洗系统配置图12储运系统PLC配置图,图6-2。图6-2储运系统配置图3原煤系统PLC配置图,图6-3。图6-3原煤系统配置图6.1.4电动机控制原理新控制系统中的所有电动机采用统一的控制原理和统一接线方案,以利于安装和维护。电动机控制原理如下图6-4所示。图6-4电动机控制原理图6.2控制原理图集控系统控制为集控PLC由就地控制箱和配电柜取输入输出信号,每台设备4个输入点,2个输出点。4个输入点为：I1位置信号Z、I2停车按钮监控点、I3空气开关监控点、I4

36、返回信号F；2个输出为：监控OC输出、输出信号O。电缆走向为由就地控制箱到配电柜,再由配电柜到PLC机柜。原理图为图6-5所示： 图6-5 控制原理总图1、就地控制箱控制原理图根据现场条件、运行状况、控制方式的不同,设计了九种就地控制箱,即有九种不同的控制原理图,九种不同的接线方式。但是不同的控制方式输入输出点却是相同的,每台设备4个输入点,2个输出点。1#就地控制箱为一台设备、一个转换开关、一套启停按钮；就地控制箱控制原理图、就地控制箱结构布置图、就地控制箱接线图见图6-6,6-7,6-8图6-6JKDSA：11FU1SA：32KA：14KAJl：A13OcKAJ：A24NKAJ：I25I2

37、BH：126KM:A1SP1：117KM:14SA：88KM:13SA：29I1101112131415XK至机柜图6-8就地控制箱接线图2、配电柜端子控制原理图,图6-9,图6-10控制箱端子配电柜端子序号线号电缆序号序号功能线号FUA11电源ADZ-6*KM-A122KM线圈前端*KM-A1DZ-8*KM-1333KM自保前端*KM-13Z-7*KM-1444KM自保后端*KM-14DZ-1*KA-1355KA常开前端*KA-13DZ-2*KA-1466KA常开后端*KA-14DZ-3*KAJ-A177监控OC输出*KAJ-A1DZ-5*KAJ-I288监控I2公共端*KAJ-I2DZ-9

38、*SA-I299监控I1位置信号*SA-I210空气开关下端*KZ11接触器KM下端I4*F12空DZ-10*TA1-11113互感器前端*TA1-1DZ-12*TA1-21214互感器后端*TA1-2DZ-4N1015地N16备用17备用18备用接本配电19备用20备用图6-9 去PLC柜图6-10配电柜原理图 3、PLC机柜原理图6=11图6-11PLC机柜中上部是PLC机架、模块,中间为输出信号的中间继电器,下为接线端子排。通过端子排与配电室的配电柜相连。参考文献：1 肖兴明.机电控制及自动化.：中国矿业大学,20032 徐惠民,安德宁.单片微型计算机原理、接口及应用第二版.：邮电大学,

39、20003 柳昌庆,王启广.测试技术与实验方法.：中国矿业大学,20014 堤,唐可红.机电一体化设计基础.：机械工业,20015 迎春,叶湘滨.现代新型传感器原理与应用.：国防工业,19986 燕、周新建.可编程控制器原理与应用.：中国林业,20067 廖常初. PLC应用技术问答.：机械工业,20068 熊葵容. 电器逻辑控制技术. ：科学,20029 徐科军.传感器与检测技术.：电子工业,200410 王魁汉,友,王柏忠.温度测量技术的最新动态及特殊与实用测温,技术200411 何克忠,伟.计算机控制系统.：清华大学,199812 胡鸿.机电一体化原理及应用.：国防工业,199913 K

40、JD矿用本质安全型可编程控制器使用说明书.煤炭科学研究总院自动化研究所14 景松.流体机械.：中国矿业大学,200115 煤矿安全规程.：煤炭工业,2004附录：PLC 程序设计集控系统PLC程序设计由PLC软件编程器Modsoft V2.51在上位计算机上编写编译,并下装入PLC CPU存储器的。编程步骤如下：a、根据生产工艺设计设备流程图、控制原理图b、对整个系统进行硬件设置、定义。对个主站及分站硬件配置进行设置；对各机架、各模块、模块的每个点进行定义；对整个系统的网络进行设定。c、 定义部变量及部接点,定义外部变量。d、 编写梯形图程序。下面以新建精煤仓上设备的程序设计为例来介绍以下PL

41、C程序设计。新建精煤仓上的煤流来自501皮带机和煤流来自501皮带机的两套系统。煤流来自501皮带机的系统564刮板机、563P破碎机、562精煤筛、560皮带机；煤流来自501皮带机的系统565刮板机、561皮带机。501562a、 两套系统的流程图如下：b、 定义变量地址 设备信号 561565560562563564电笛Z位置713721711715717719F返回706710705707708709C输出738742737739740741743KZ电源714722712716718720S/T307/314306/307306/315305/316305/316305/316 新精

42、煤仓上系统PLC梯形图如下：1、定义输入数据在PLC寄存器的16个字节的地址X705、X706、X707、X708、X709、X710、X711、X714X722共18位,因此定义了MIRW13和MIRW12两个功能块。1 C2 MIRW10 MIRW11 MIRW13 C103 IR：X353 IR：X369 IR：X705A：V106 A：V107 A：V112 N=16 N=16 N=16 2 C2 MIRW12 C1224 IR：X721 A：V113 N=162、定义定时器为程序运行作准备 3 C2 TMR1 C1 P=1.0 4 C1 TMR2 C1 P=1.0 3、560系统上位

43、机界面启/停按钮相联系的操作,C1007为启车部线圈,C1006为与界面相连的PLC部接点,下面的梯形图5的C1006为常开接点,当按钮按下时C100 7部线圈瞬间带电,有输出。 5 C1006 C1007 ：O： 梯形图6的C1006为常闭接点,当按钮按下时C1008停车部线圈瞬间有输出,瞬间断开。 6 C1006 C1008：O： 4、561系统上位机界面启/停按钮相联系的操作,C1002为与截面相连的PLC部接点,下面的梯形图5的C1002为常开接点,当按钮按下时C1003部线圈瞬间带电,有输出。 7 C1002 C1003 ：O： 梯形图6的C1002为常闭接点,当按钮按下时C1004

44、部线圈瞬间有输出,瞬间断开。 8 C1002 C1004：O： 5、下面梯形图中的C993为急停按钮信号PLC部线圈,C999与X1147分别为上位机操作界面和现场急停按钮输入点。 9 C999 X1147 C993 6、各设备间的启/停逻辑闭锁关系梯形图,梯形图8输出部线圈C381为系统565刮板机、561皮带机间的启/停逻辑闭锁关系,其为565、561串连运行； 10 X721 X713 C381 梯形图9输出部线圈C382为系统564刮板机、563破碎机、562精煤筛、560皮带机间的启/停逻辑闭锁关系,其为562、560与563串连运行；562、560与564也是串连运行；563与56

45、4为并联运行。11 X717 X715 X711 C382 X7197、下面梯形图中的C1009和C1005为部分系统启/停线圈,C1009为564刮板机、563破碎机、562精煤筛、560皮带机系统的部控制线圈。当设备全在集控位置时C382带电、C993未按下急停按钮时带电、C1008为常闭只有在按停车按钮时才断开、于是当按下系统启动按钮时C1006带电于是C1007也带电,则C1009带电且自保住。12 C1007 C382 C1008 C993 C1009 C1009C1005为565刮板机、561皮带机间的系统的部控制线圈。当设备全在集控位置时C381带电、C993未按下急停按钮时带电

46、、C1004为常闭只有在按停车按钮时才断开、于是当按下系统启动按钮时C1002带电于是C1003也带电,则C1005带电且自保住。13 C1003 C381 C1004 C993 C1005 C10058、启车控制时序C305320为时序控制部线圈14 C385 C993 C384 C386 ：O： C38615 C386 C385 C3869、停车控制时序C313318为时序控制部线圈 16 C390 C993 C384 C391 ：O： C391 17 C391 C390 C39110、561系统设备PLC梯形图565刮板机：输出线圈为Y742 18 X721 C305 C1005 C31

47、6 C993 Y742 X710 C1005 Y742 C7561皮带机 ：输出线圈为Y738 19 X713 C307 1005 C314 C993 Y742 Y738 X706 C1005 Y738 C711、560系统设备PLC梯形图564刮板机：输出线圈为Y74120 X719 C305 C1009 C316 C993 Y741 X709 C1009 Y741 C7563破碎机：输出线圈为Y740 21 X717 C305 C1009 C316 C993 Y740 X708 C1009 Y740 C7 562精煤筛：输出线圈为Y739 22 X715 C306 C1009 C315 Y740 C993 Y739 X707 C1009 Y741 Y739 C7560皮带机：输出线圈为Y737 23 X711 C307 C1005 C314 Y739 C993 Y737 X705 C1005 Y737 C7