【正文】 同時我非常地感謝我的指導老師，老師認真負責的工作態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神和深厚的理論水平，在系統(tǒng)開發(fā)過程中給予了我不少的幫助。通過本次畢業(yè)設計，我學到了很多東西，無論在理論上還是在實踐中，都讓我受益匪淺。三、程序采用模塊化結構設計,為進一步實現(xiàn)跳汰機整機自動化預留有接口,方便了對系統(tǒng)功能的進一步擴展與改進?！岸贰?有研石斗與中煤斗。影響精煤質量。還有一些因素,如對實際工作現(xiàn)場不熟悉,缺乏實際經驗等等。以前東龐礦用的跳汰洗煤系統(tǒng),在儀表顯示上,紅色光柱代表的信號是閘板開度,而綠色光柱代表的信號為床層厚度。轉換開關撥到自動位置,人為移動浮標位移傳感器的鐵芯,觀察閘板的開關情況,當鐵芯開始向上移動時,液壓缸不動作,當鐵芯向上移動距離大于床層厚度設定值時,液壓缸開始自動打開。電磁風閥動作正常后,應送入高壓風檢查進氣缸、排氣缸的工作情況有無異常。對于輸入量和輸出量還要進行歸一化變換,這樣就涉及到三個歸一化參數(shù)Ke、Kc、Ku(分別為偏差、偏差變化率、模糊輸出的歸一化參數(shù)),在實驗過程中,這三個參數(shù)的整定關系到模糊控制器性能的好壞,它會影響控制器的穩(wěn)定性、精確性和響應速度。通過仿真實驗,我們可以檢驗:上位工控機與PLC的通訊、上位機的模糊控制器的性能及效果,PLC模糊控制器的性能及效果,量化因子、比例因子的影響效果,模糊規(guī)則的合理性,模糊控制效果與期望效果的差異,液壓系統(tǒng)的影響等。排期結束時刻減去排氣開始時刻即得到排氣期。風閥控制系統(tǒng)測試實驗原理如下圖:風閥控制系統(tǒng)使用PLC的10個數(shù)字輸出點去控制五個氣室的10個風閥動作。但是同時規(guī)則變得更復雜,制定更困難,并且運算量加大,由此在處理器的運算速度不夠快的情況下,就有可能影響控制的實時性。我們構想的模糊控制器,就是把這些跳汰司機的經驗歸納總結形成模糊規(guī)則,并對它們進行形式化數(shù)學處理,成為模糊控制器。偏差和偏差變化率都各自有各自相應的模糊集合,根據(jù)設計模糊控制器的經驗和現(xiàn)場實驗,將它們都取為9級,即pV(正很大)、pB(正大)、pM(正中)、Ps(正小)、Z(零)、NS(負小)、NM(負中)、NB(負大)、Nv(負很大),隸屬函數(shù)都取為三角形。在本系統(tǒng)中,一路用于顯示床層厚度,另一路則顯示相應閘板開度。作為控制器,PLC根據(jù)床層給定值與現(xiàn)場采集的實際床層值進行模糊控制算法,并通過繼電器輸出控制,驅動液壓執(zhí)行機構帶動排料閘板動作。下面著重介紹重產物檢測系統(tǒng)一浮標傳感器檢測系統(tǒng)及檢測原理。目前世界上主要的選煤國家都用各種模擬實驗方法來證明,只有在床層由松散過程轉為靜止于篩板上的時刻(即跳汰周期的密實期)測出的輕重產物的分界處才代表重產物的厚度。如果我們按“靜止期節(jié)拍跟蹤測量”原理,在靜止期測出浮標的位置信號,也就獲得了特定密度床。一般在跳汰機一段多采用高度較大,底面較小的浮標。. 本控制系統(tǒng)主要由測量環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)處理及控制器環(huán)節(jié)、輸出驅動環(huán)節(jié)及顯示環(huán)節(jié)等組成。因為立即置(SI)、復(RI)位不受掃描周期的影響,程序執(zhí)行到該點,直接對物理輸出口進行操作。氣室參數(shù)分配原則是指按每個空氣室在一個跳汰周期內各階段所占百分比分配,即進氣期十膨脹期+排氣期+壓縮期=一個跳汰周期(100)(見圖4一5)。它的可編程功能鍵可以代替普通的按鈕。考慮到風閥動作的頻繁性,PLC采用晶體管輸出型以保證長的使用壽命。在生產現(xiàn)場,選煤廠煤塵多、濕度大、強弱電干擾強、振動噪聲大等惡劣的工作環(huán)境,要求控制裝置具有高的可靠性。同時,PLC與上位機通過PC一PP工電纜進行通訊,上傳底層各種參數(shù)。定義輸入量的隸屬函數(shù)可采用吊鐘形、梯形和三角形,理論上說吊鐘形最為理想,但是計算復雜。第三是根據(jù)模糊邏輯推理得到的輸出模糊隸屬函數(shù),用不同的方法找一個具有代表性的精確值作為控制量,這一步稱為模糊輸出量的解模糊判決,目的是把分布范圍概括合并成單點輸出量,加到執(zhí)行器上實現(xiàn)控制。所謂模糊控制,既不是指被控對象是模糊的,也不是指控制器是不確定的,它是指在表示知識、概念上的模糊性。對于不好建立數(shù)學模型的復雜系統(tǒng),用模糊控制效果更好。模糊理論具有許多優(yōu)點:l)使用語言方法,可不需要掌握過程的精確數(shù)學模型。模糊控制系統(tǒng)的組成具有傳統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)的結構形式,如下圖所示。所謂系統(tǒng)指的是兩個以上彼此聯(lián)系又相互作用的的對象所組成的具有某種功能的集體,而模糊控制系統(tǒng)是由那些模糊現(xiàn)象引起的不確定性系統(tǒng)。模糊控制是一種基于規(guī)則的智能控制方式,它不依賴于被控系統(tǒng)的精確數(shù)學模型,而是建立在人工經驗基礎上的。這種控制由于閘板動作的滯后性,容易出現(xiàn)大的過沖,床層波動范圍遠大于設定的范圍?？諝馐业呐艢膺^程與上述過程相反,排出的氣體經消音排氣包排出廠外。通過調整篩板傾角和風水量可以控制床層水平移動速度,使它與床層按密度分選的速度相適應,使物料到達排料圖2一3電磁風閥工作系統(tǒng)示意圖1一油霧器2一調壓閥3一濾氣器整個電磁風閥的工作系統(tǒng)由三部分組成:氣路系統(tǒng)。以獲得較好的分選效果。篩下頂水的作用是補充篩下水量的短缺,減少跳汰室和空氣室之間在工作時的液位差,其目的是增加空氣室內壓縮空氣的有效壓力。第一段的風量要比第二段大一些。所以低頻,大振幅跳汰只適用于分級塊煤分選或易選煤分選。如重產物排放過快,又導致研石層(或中煤層)過薄,甚至出現(xiàn)排空的情況,整個床層便處于過度松散的不穩(wěn)定狀態(tài),使得原已分選好的床層遭到破壞,使重產物中精煤損失加大。跳汰機操作工藝制度各因素介紹如下:1)給料控制跳汰機入料性質的波動及給煤量的變化對跳汰機的工作效果都有直接的影響。風閥結構的不同,將帶來不同的工作方式、工作特性,隨之也帶來精煤回收率和經濟效益巨大差別。圖2一2跳汰機的分層示意簡圖I一原煤。下降水流結束,床層完全緊密,分層便暫告結束。跳汰機在工作過程中,被選物料原煤在給入跳汰機后落到篩板上,形成一個密集的物料層,這個物料層,稱為床層。8一空氣室。經過分層以后,第一段和第二段的重產物分別經過各段末端的排料閘門排到機體下部并與透過篩面的小顆粒重產物相會合,一并用斗式提升機排出,輕產物自溢流口排至機外。我們進行改造的就是這種篩下空氣室跳汰機?？諝饷}動跳汰機按其空氣室位置不同,又可分為篩側、篩下空氣室跳汰機兩種。應用這種方法,通過實驗室實驗和工業(yè)現(xiàn)場調試,達到對跳汰機排料系統(tǒng)的自動控制,從而為實現(xiàn)跳汰機單機自動化奠定基礎。本文以邢臺東龐煤礦洗煤廠307跳汰機為研究對象,研究了排料系統(tǒng)控制的模糊控制的特點及方法,對‘原先的邏輯控制系統(tǒng)進行了改造,實現(xiàn)了基于s7一200PLC的跳汰機模糊排料控制系統(tǒng)。我國目前入洗原煤中60%左右是跳汰洗選。關鍵詞:跳汰機,自動排料系統(tǒng),模糊控制,智能控制系統(tǒng)目錄第一章跳汰選礦介紹及課題的提出 1 1第二章跳汰選煤機理 2 2 3 4 5第三章模糊控制理論 7 7 8 9 9 9第四章基于S7200PLC的跳汰機控制系統(tǒng)的設計 10 10第五章跳汰機控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 20 20 23 23結論 26致 謝 27參考文獻 28第一章跳汰選礦介紹及課題的提出對于跳汰分層的狀態(tài)和松散度沒有理想的測量手段,其原因是床層松散現(xiàn)象的實質比較復雜以及傳感器檢測信號的采集與分離困難。C)跳汰機模糊排料控制系統(tǒng)的研究。篩下空氣室跳汰機由研石段與中煤段組成,在研石段有兩個跳態(tài)室,中煤段有三個跳汰室。當室內的壓縮空氣排出時,水則自動地下降,所以推動水面上下運動形成脈動水流。3一風水包。n溢流堰蓋板。此時,床層中的礦粒,按其自身的特性(密度、粒度和形狀),彼此作相對運動,開始進行分層。只有經歷多個跳汰周期之后,分層才逐漸完善,最后,高密度礦粒集中在床層下部,低密度礦粒則集中在床層上層。IV一中煤。這種風閥調整靈活,可以任意調整跳汰周期,進氣、排氣的變換速度極快。對于選煤廠,它可能分選幾個礦井的原煤,或者分選性質相差較大的幾個煤層的原煤,應采取措施實現(xiàn)原煤的均質化,即配煤入洗。床層必須揚起的高度主要與給料的粒度和床層的厚度有關。故適用于末煤和較難洗煤分選。跳汰機用水量包括篩下頂水和沖水。在實際操作中應根據(jù)具體情況和工作經驗靈活應用。若床層太厚,在風壓或風量不足的情況下,不容易達到要求的松散度。通過控制電磁風閥的通、斷電時間,實現(xiàn)大范圍內無級調節(jié)頻率和跳汰周期特性。并使研石床層和中煤床層的水平移動速度與原煤中研石和中煤的含量相適應,以保持適當?shù)闹禺a物床層厚度,創(chuàng)造一定的分選條件。這些因素之間又相互制約,而且其中的一些參數(shù)又難于實時測量和控制。如果用模糊數(shù)學將其定量化就轉化為了模糊控制算法,從而形成了模糊控制理論。以計算機作為物質基礎。測量裝置:測量裝置主要是把被控對象的各種非電量,如流量、溫度、壓力、速度、濃度等轉化為電信號。3)操作人員易于通過人的自然語言進行人機界面聯(lián)系,模糊條件語句很容易加入到過程的控制環(huán)節(jié)上。在模糊控制理論中,采用基于模糊控制知識表示和規(guī)則推理的語言型模糊控制器。第一是先通過傳感器把要檢測的物理量變成電信號,再通過模數(shù)轉換器把它轉換成精確的數(shù)字量。無論是偏差還是偏差的變化率,都是精確的輸入量。為了實現(xiàn)模糊控制器的標準化設計,把偏差E、偏差變化率第四章基于S7200PLC的跳汰機控制系統(tǒng)的設計我們開發(fā)的基于S7一200PLC的跳汰機控制系統(tǒng),包括風閥控制系統(tǒng)和模糊排料控制系統(tǒng)。電磁風閥裝置是跳汰機的主令控制裝置,其運行狀況與選煤廠的正常運行和生產效益的好壞休戚相關。1風閥控制系統(tǒng)硬件設計圖4一2風閥控制系統(tǒng)硬件原理圖風閥控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)包括:可編程序控制器、上位工控機、TD20。上位機上位機采用研華IPC610,對工業(yè)現(xiàn)場的惡劣環(huán)境有較好的適應能力。2風閥控制系統(tǒng)軟件設計風閥控制系統(tǒng)的軟件包括PLC風閥控制程序和通訊程序兩部分。電磁風閥的動作隨跳汰參數(shù)的修改而改變。它們在排料系統(tǒng)中的位置參看圖4一10。它對跳汰機的負荷較為敏感,如橢圓形、紡錘形浮標。但使用浮標裝置有嚴格的要求:。當重物層厚度變化時,檢測儀表應當緊緊跟隨過程的變化,不應有較長的滯后。二