【正文】 部分 7. 指導(dǎo)教師 8. 教研室負(fù)責(zé)人 9. 系負(fù)責(zé)人 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) I I 淮南礦業(yè)集團(tuán)望峰崗 180 萬噸選煤廠集控系統(tǒng)初步設(shè)計(jì) 摘要 本次設(shè)計(jì)是以淮南礦業(yè)集團(tuán)望峰崗選煤廠為設(shè)計(jì)對(duì)象，按照現(xiàn)代化的選煤廠集中控制的理念將望峰崗選煤廠的控制方式設(shè)計(jì)為以 plc為控制基礎(chǔ)的集中控制方式。采用高度的智能化，網(wǎng)絡(luò)化，信息化的設(shè)計(jì)思想，將望峰崗選煤廠設(shè)計(jì)成一座自動(dòng)化程度高，操作方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低的現(xiàn)代化選煤廠。 第二：聯(lián)系望峰崗選煤廠的實(shí)際情況，對(duì)他的生產(chǎn)工藝及流程做一定的并簡(jiǎn)單的介紹設(shè)計(jì)的理論依據(jù)。 第四：進(jìn)行設(shè)計(jì)總結(jié)，對(duì)于設(shè)計(jì)中存在的缺陷不足之處進(jìn)行相應(yīng)方面知識(shí)的學(xué)習(xí)。自動(dòng)化就是生產(chǎn)機(jī)械化程度更高的階段，更 是現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)發(fā)展的基本方向。這個(gè)階段已經(jīng)達(dá)到全部生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制； ③綜合自動(dòng)化，是全盤自動(dòng)化的提升，生產(chǎn)從原料進(jìn)廠參與生產(chǎn)過程直到變成產(chǎn)品運(yùn)輸出廠，包括的工序有加工、包裝、打碼等的自動(dòng)化，它是企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)管理的主體內(nèi)容。自動(dòng)化過程一般情況下用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，水平較先進(jìn)、工藝持續(xù)穩(wěn)定、產(chǎn)量高、對(duì)勞動(dòng)力要求高，以及生產(chǎn)存在過程存在危險(xiǎn)性的生產(chǎn)過程。但是，密集人力勞動(dòng)的生產(chǎn)方式依舊是我國工業(yè)生產(chǎn)的主流方式。 企業(yè)的主要生產(chǎn)成本中，勞動(dòng)力成本是要占到很大一塊的，直接影響到企業(yè)的營收利潤(rùn)。加上物價(jià)上漲引起的生產(chǎn)材料的上漲，企業(yè)的生存面臨著越來越大的困難。 那么如何解決人力成本問題，如何改善員工流動(dòng)帶來的生產(chǎn)效率問題呢？一句話 ：生產(chǎn)機(jī)械化、生產(chǎn)自動(dòng)化。隨著選煤生產(chǎn)技術(shù)的日益進(jìn)步，自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展提高，選煤廠的自動(dòng)化水平也得到了很大的提高，由最早的只能對(duì)單臺(tái)設(shè)備的事故報(bào)警和參數(shù)監(jiān)視，發(fā)展到現(xiàn)在對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程的的監(jiān)控，參數(shù)調(diào)整，事故報(bào)警等高度集中的自動(dòng)化系統(tǒng)。 第三節(jié)選煤廠自動(dòng)化的基本內(nèi)容 隨著選煤工藝和設(shè)備的不斷革新及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，選煤廠自動(dòng)化水平亦愈來愈高，由初期只能對(duì)生產(chǎn)設(shè)備及工藝參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視和事故報(bào)警，發(fā)展到能對(duì)設(shè)備和工藝參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)，從實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化、作業(yè)線自動(dòng)化，逐步向全廠綜合自動(dòng)化發(fā)展，并開始進(jìn)行利用電子計(jì)算機(jī)控制和指揮全廠生產(chǎn)的試驗(yàn)研究。其主要內(nèi)容一般包括以下幾個(gè)方面。在生產(chǎn)過程中，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)視，并設(shè)有必要的保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)事故自動(dòng)排除或自動(dòng)報(bào)警。生產(chǎn)工藝參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)調(diào)節(jié)。對(duì)某些操作參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)，使生產(chǎn) 過程能夠在接近最佳的條件下進(jìn)行，確保產(chǎn)品數(shù)量、質(zhì)量和其它選煤指標(biāo)的穩(wěn)定。在生產(chǎn)過程中，全廠各作業(yè)的設(shè)備都要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或集中控制，并根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)需要及時(shí)轉(zhuǎn)換運(yùn)行流程；故障時(shí)可按程序緊急停車；檢修或處理故障時(shí)可轉(zhuǎn)換為就地操作。 各主要作業(yè)環(huán)節(jié)（或車間）自動(dòng)化的具體要求概括如下：原煤準(zhǔn)備車間。 大型群礦選煤廠尚須實(shí)現(xiàn)原煤受煤系統(tǒng)設(shè)備的自動(dòng)化。自動(dòng)啟停跳汰機(jī)和跳汰系統(tǒng)的設(shè)備；自動(dòng)檢測(cè)入選原煤量、灰分、精煤灰分、床層厚度；自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)跳汰機(jī)的給料、排料及跳汰制度等。自動(dòng)控制重介分選機(jī)及其它設(shè)備的入料量；懸浮液循環(huán)系統(tǒng)和脫介設(shè)備的動(dòng)控制和調(diào)節(jié)；懸浮液 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 的自動(dòng)準(zhǔn)備、輸送、稀釋、濃縮和補(bǔ)充；懸浮液的比重，粘度和液面的自動(dòng)檢測(cè)及自動(dòng)調(diào)節(jié)；重介系統(tǒng)設(shè)備的自動(dòng)或集中控制，自動(dòng)監(jiān)視等。浮選入料流量、濃度、藥劑添加量的自 動(dòng)檢測(cè)和調(diào)節(jié)；藥劑的自動(dòng)準(zhǔn)備；真空過濾機(jī)液面自動(dòng)調(diào)節(jié)；浮選系統(tǒng)設(shè)備的自動(dòng)或集中控制，自動(dòng)監(jiān)視等。火力干燥機(jī)的給料、排料、溫度、壓力的自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)；自動(dòng)點(diǎn)火及防爆安全自動(dòng)保護(hù)報(bào)警；干燥系統(tǒng)設(shè)備的自動(dòng)或集中控制、自動(dòng)監(jiān)視等。各種泵類、風(fēng)機(jī)、脫水設(shè)備及閥門等的單機(jī)自動(dòng)化，如循環(huán)水泵、水源井泵、介質(zhì)泵、真空泵、底流泵、濃縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、過濾機(jī)、壓濾機(jī)和離心脫水機(jī)等。對(duì)選煤過程的入選原煤、中間產(chǎn)品、最終產(chǎn)品（如精煤、中煤和矸石等）自動(dòng)采制樣及上述產(chǎn)品的灰分、水分、硫分和數(shù) 量等的快速自動(dòng)檢測(cè)，并將其指示或記錄。運(yùn)銷車間。 （ 1） 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)選煤設(shè)備的自動(dòng)控制。 （ 2） 實(shí)現(xiàn)全廠生產(chǎn)設(shè)備集中監(jiān)控、控制、保護(hù)報(bào)警。 （ 3） 提高設(shè)備工作效率，生產(chǎn)力大大提升，提高了利潤(rùn)。 1996年中國煤炭 已探明 的 可采 儲(chǔ)存 量 高 居世界第三位，全 國煤炭行業(yè) 業(yè)年開采量達(dá)到 10 億噸。 煤炭是我國的主要能源，是 國民經(jīng)濟(jì) 和社會(huì)發(fā)展不可缺少的物資基礎(chǔ)。根據(jù)第三次全國煤炭資源預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)，全國煤炭資源總量 萬億噸，煤炭資源潛力巨大，煤炭資源總量居世界第一。 探明儲(chǔ)量 達(dá)到10202 億噸。 國務(wù)院 制訂的《能源中 長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃綱要（ 20202020）》（ 草案 ）指出 “ 要大力調(diào)整優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，堅(jiān)持以煤炭為主體， 電力 為中心，油氣和 新能源全面發(fā)展的戰(zhàn)略 ” 。 2020 年煤炭占我國一次能源生產(chǎn)的 70%以上，在我國能源結(jié)構(gòu)上占主要地位，有舉足輕重的作用。 圖 2 中國煤炭主要省份 從地區(qū)分布 上來 看， 大的 儲(chǔ)量主要 是 集中分布在山西、陜西、內(nèi)蒙古、貴州、河南、 黑龍江 和安徽 。 中國煤炭企業(yè)分散，各地有各地的礦務(wù)局，營銷部統(tǒng)一。跟據(jù)相關(guān)資料顯示，世界各大產(chǎn)煤國的煤炭行業(yè)集中度均比中國高，美國四大煤炭公司煤炭生產(chǎn)銷售占國內(nèi)總量的 70%； 與之相似的澳大利亞 5家 公司占 了 71%，印度最大的煤炭企業(yè)，印度煤炭公司，獨(dú)占全國煤炭行業(yè)的 90%營銷 。所謂的的選煤就是采用物理或者化學(xué)的方法將原煤中的有害成分排除，并把原煤分選成為不同品質(zhì)的煤炭產(chǎn)品。利用先進(jìn)的煤炭洗選手段，可降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)利潤(rùn)，目前選煤廠的生產(chǎn)技術(shù)已趨于成熟，但在生產(chǎn)控制管理方面仍然有很大的操作空間去降低生產(chǎn)成本。 煤炭的洗選加工是潔凈煤技術(shù)的源頭，經(jīng)過十幾年的攻關(guān)，重介選煤技術(shù)取得積極進(jìn)展和廣泛推廣，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)洗煤工藝的升級(jí)和改造。目前，我國自主研發(fā)的煤炭洗選技術(shù)裝備可以滿足年產(chǎn)500 萬噸大型選煤廠建設(shè)的需要。采用地面和井下相結(jié)合的煤層氣抽采利用技術(shù)、煤矸石發(fā)電、土地復(fù)墾、潔凈開采以及礦井水資源化利用技術(shù)的研究開發(fā)都取得了積極進(jìn)展，使礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)取得了初步成效。年產(chǎn) 50 萬噸甲醇、 15萬噸二甲醚生產(chǎn)線已經(jīng)建成投產(chǎn)，煤炭加工轉(zhuǎn)化技術(shù)近期可望取得重大突破。 煤炭洗選可以有效的降低鐵路運(yùn)輸?shù)某?本，因?yàn)榻?jīng)過洗選的煤炭，排出了大部分的無用雜質(zhì)，而這些雜質(zhì)的重量是很大的，體積也很大，鐵路運(yùn)輸過程中，負(fù)擔(dān)就會(huì)變大。 煤炭質(zhì)量 的 提高， 可以有效的 提高煤炭利用效率。對(duì)于降低生產(chǎn)成本是非常有意 義的。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 課題研 究的內(nèi)容 本文詳細(xì)的介紹了望峰崗選煤廠集中控制系統(tǒng)的初步研究與設(shè)計(jì)?，F(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)是整個(gè)選煤廠集控系統(tǒng)的最后執(zhí)行者。本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)以 PLC 為 技術(shù) 核心， 集中控制 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做到 實(shí)現(xiàn) plc 技術(shù)的新穎性、實(shí)際 使用 的可靠性、工程 上 的 實(shí)施 經(jīng)濟(jì)性，設(shè)計(jì)出 一套 符合 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)際要求 的選煤廠生產(chǎn) 集控 系統(tǒng)。并 設(shè)置相應(yīng)的檢測(cè)儀表 ，借助已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用的生 產(chǎn)過 控制 程監(jiān)控軟件 iFIX， 監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。 1994 年經(jīng)一系列技術(shù)改造，入洗能力得到提升達(dá)到 Mt/a，采 用跳汰粗選 重介精選的生產(chǎn)工藝。 設(shè)備特點(diǎn)： 。旋流器一二段采用并列平行布置的方式，一段出精煤，二段出中煤矸石。采用傾斜布置的手段，有效的避免了較強(qiáng)的濃縮分級(jí)作用，設(shè)備處理 能力得到提升。其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，占地面積小，對(duì)細(xì)粒分選效果好的優(yōu)點(diǎn)。 結(jié)構(gòu)特色：根據(jù)各單項(xiàng)工程的功能特點(diǎn)，分別采用鋼筋框架結(jié)構(gòu)，鋼框架結(jié)構(gòu)和 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 環(huán)?？招拇u和混凝土結(jié)構(gòu)，主廠房要求采光效果好，通風(fēng)效果好。色彩符合廠區(qū)環(huán)境，帶有工業(yè) 建筑的色彩特點(diǎn)。本選煤廠的最大特色是采用了大直徑無壓三產(chǎn)品重介旋流器不脫泥入選的方式。粗煤泥重介分選系統(tǒng)：采用了和合格介質(zhì)分流的方法，弧形篩篩下合格介質(zhì)進(jìn)行分流，其中一部分收集到合格介質(zhì)桶 供循環(huán)使用，另一部分流至煤泥重介旋流器進(jìn)行分選，得到精煤和中煤兩種產(chǎn)品。 介質(zhì)系統(tǒng)：中煤和矸石經(jīng)過脫介弧形篩得到的合格介質(zhì)直接返回到合格介質(zhì)桶供循環(huán)使用。 粗煤泥回收系統(tǒng)：精煤磁選尾礦采用經(jīng)煤泥離心脫水機(jī)脫水后得到粗煤泥，粗煤泥可以作為精煤使用出售。經(jīng)壓濾后得到煤泥，送至煤泥晾曬場(chǎng)進(jìn)行自然晾曬。它現(xiàn)在朝著小型化、廉價(jià)化、功能強(qiáng)、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化列化的方向發(fā)展。所謂的選煤廠集中控制就是對(duì)選煤廠生產(chǎn)工藝系統(tǒng)中有關(guān)聯(lián)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過程，在集中控制系統(tǒng)下在集中控制室內(nèi)按預(yù)先設(shè)定程序進(jìn)行啟車、停車，緊急 事故處理的處理。停車時(shí)要求順煤流延時(shí)逐臺(tái)停車，這是為讓每臺(tái)設(shè)備上的煤炭處理加工完成，使設(shè)備處于空載狀態(tài)，為下次啟車提供條件。通過預(yù)先設(shè)定的程序，通過 plc 控制設(shè)備的啟停。 集控系統(tǒng)是以 PLC 為主要核心，通過 PLC 檢測(cè)生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)。 2) 通用性好， I/O 接口豐富 PLC 是一種通用性良好的工業(yè)控制設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)使 用的 PLC 大部分采用模塊結(jié)構(gòu)，使用方便，更換迅速。 5) 體積小，能耗低 6) 聯(lián)網(wǎng)方便，便于系統(tǒng)集成 選煤廠集中控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)目標(biāo) 由于各選煤廠之間的工藝流程個(gè)各不相同，所使用的設(shè)備也有很大的區(qū)別，這導(dǎo)致了各選煤廠之間的集控系統(tǒng)有著很大的差別。各個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)之間的設(shè)備應(yīng)該還可以靈活的相互轉(zhuǎn)換而不影響其他的設(shè)備。兩種方式可相互切換而不存在啟車停車失敗的現(xiàn)象。 ，則與其有閉鎖的設(shè)備立即停車。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 選煤廠生產(chǎn)工藝系統(tǒng)對(duì)集中控制系統(tǒng)的要求 選煤廠的工藝流程具有很強(qiáng)的連續(xù)性，所以各臺(tái)設(shè)備之間有很嚴(yán)格的啟停順序。因此，集中控制系統(tǒng)應(yīng)遵循以下原則： 1. 工藝流程和設(shè)備的應(yīng)具有靈活性。 ③事故報(bào)警信號(hào)：當(dāng)某臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障的時(shí)候，集控系統(tǒng)應(yīng)迅速的做出反應(yīng)發(fā)出事故信號(hào)，提醒崗位司機(jī)注意。 ②停車順序：正常的停車順序是順煤流方向逐臺(tái)延時(shí)停車，延時(shí)時(shí) 間為該臺(tái)設(shè)備上的煤全部處理完的時(shí)間。 ：要深入了解集中控制系統(tǒng)的全部功能，輸入 /輸出信號(hào)種類、控制方式、以及對(duì)信號(hào)的要求，對(duì)動(dòng)作過程中的控制的時(shí)序進(jìn)行分析。根據(jù)電器以及保護(hù)器件的數(shù)量統(tǒng)計(jì)出 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)，根據(jù)相關(guān)要求確定 PLC的型號(hào)。 PLC的編程語言有多種，本設(shè)計(jì)中采用的是梯形圖語言，適用性很強(qiáng)。它采用存儲(chǔ)器為可編程的 ，主要用來執(zhí)行存儲(chǔ)順 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 序控制、邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)等操作的命令，并利用數(shù)字式輸入 /輸出，控制不同類型的設(shè)備和工藝流程?？删幊绦蚩刂破魇且晕⑻幚頌榛A(chǔ)，并且將控制規(guī)則存于存儲(chǔ)器中，最后應(yīng)用到以控制開關(guān)量為主的邏輯、過程控制等工業(yè)領(lǐng)域。它的主要特點(diǎn)如下： ： PLC 的編程語言有梯形圖語言、助記符語言、邏輯功能圖語言、順序功能流程圖語言以及某些高級(jí)語言，但大多數(shù)使用的還是梯形圖語言，它具有簡(jiǎn)單易學(xué)、直觀清晰的特點(diǎn)。 ：它的輸出接口有很強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)能力，可與繼電器、接觸器等連接在一起。 性高，抗干擾強(qiáng)： PLC 選用的是大規(guī)模的集成電路和微處理器，使得系統(tǒng)器件數(shù)量大大減少，并且在軟件和硬件的設(shè)計(jì)制造過程中采取了一系列隔離和干擾措施，使得它能夠適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，所以具有很高的可靠性。 ： PLC 的硬件采用模塊化結(jié)構(gòu)，可以靈活的組態(tài)以適應(yīng)不同的控制對(duì)象、控制規(guī)模和控制功能的要求。下圖是 PLC 的掃描工作流程圖，可大致分為 3 個(gè)階段（ 1）輸入采樣階段 PLC在輸入采樣階段，首先掃描所有輸入端子，并將各輸入狀態(tài)存入對(duì)應(yīng)的輸入映象寄存器中。 （ 2）程序執(zhí)行階段 PLC 按從上到下、從左到右的順序逐句掃描程序。然后，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果存入元件映象寄存器中。 （ 3）輸出刷新階段 當(dāng)用戶程序執(zhí)行結(jié)束后，元件映象寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)，在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，并通過一定方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 接通電源清I / O 繼電器區(qū)，復(fù)位所有定時(shí)器檢查I / O 單元連接復(fù)位定時(shí)系統(tǒng)檢查系統(tǒng)硬件和程序存儲(chǔ)器所有檢查是否正確連接服務(wù)執(zhí)行外設(shè)命令復(fù)位系統(tǒng)定時(shí)器和程序地址計(jì)數(shù)器執(zhí)行用戶程序程序結(jié)束復(fù)位系統(tǒng)定時(shí)器I / O 刷新，從輸入端子接收信號(hào)，向輸出端子發(fā)出信號(hào)外設(shè)端口服務(wù)設(shè)置異常繼電器異常：燈亮報(bào)警：閃爍異?；驁?bào)警否報(bào)警異常 圖 31 PLC 的掃描工作流程圖 ：掃描之前， CPU 進(jìn)行復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器、硬件檢查、內(nèi)存檢查等。 ： CPU 對(duì)程序按照先左后右、先上后下的順序進(jìn)行解釋和執(zhí)行。無論輸入點(diǎn)的狀態(tài)怎樣變化，輸入端都將寫入的內(nèi)容保持不變。 ： PLC 完