【正文】 部分 7. 指導教師 8. 教研室負責人 9. 系負責人 安徽理工大學畢業(yè)設計 I I 淮南礦業(yè)集團望峰崗 180 萬噸選煤廠集控系統(tǒng)初步設計 摘要 本次設計是以淮南礦業(yè)集團望峰崗選煤廠為設計對象，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計為以 plc為控制基礎的集中控制方式。采用高度的智能化，網(wǎng)絡化，信息化的設計思想，將望峰崗選煤廠設計成一座自動化程度高，操作方便，維護簡單，生產成本低的現(xiàn)代化選煤廠。 第二：聯(lián)系望峰崗選煤廠的實際情況，對他的生產工藝及流程做一定的并簡單的介紹設計的理論依據(jù)。 第四：進行設計總結，對于設計中存在的缺陷不足之處進行相應方面知識的學習。自動化就是生產機械化程度更高的階段，更 是現(xiàn)代化工業(yè)技術發(fā)展的基本方向。這個階段已經達到全部生產過程的自動化控制； ③綜合自動化，是全盤自動化的提升，生產從原料進廠參與生產過程直到變成產品運輸出廠，包括的工序有加工、包裝、打碼等的自動化，它是企業(yè)自動化生產管理的主體內容。自動化過程一般情況下用于產品結構單一，水平較先進、工藝持續(xù)穩(wěn)定、產量高、對勞動力要求高，以及生產存在過程存在危險性的生產過程。但是，密集人力勞動的生產方式依舊是我國工業(yè)生產的主流方式。 企業(yè)的主要生產成本中，勞動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。加上物價上漲引起的生產材料的上漲，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，如何改善員工流動帶來的生產效率問題呢？一句話 ：生產機械化、生產自動化。隨著選煤生產技術的日益進步，自動化技術的不斷發(fā)展提高，選煤廠的自動化水平也得到了很大的提高，由最早的只能對單臺設備的事故報警和參數(shù)監(jiān)視，發(fā)展到現(xiàn)在對整個生產過程的的監(jiān)控，參數(shù)調整，事故報警等高度集中的自動化系統(tǒng)。 第三節(jié)選煤廠自動化的基本內容 隨著選煤工藝和設備的不斷革新及自動化技術的發(fā)展，選煤廠自動化水平亦愈來愈高，由初期只能對生產設備及工藝參數(shù)進行監(jiān)視和事故報警，發(fā)展到能對設備和工藝參數(shù)進行自動控制和調節(jié)，從實現(xiàn)單機自動化、作業(yè)線自動化，逐步向全廠綜合自動化發(fā)展，并開始進行利用電子計算機控制和指揮全廠生產的試驗研究。其主要內容一般包括以下幾個方面。在生產過程中，對生產設備的運行狀態(tài)進行自動監(jiān)視，并設有必要的保護裝置，實現(xiàn)事故自動排除或自動報警。生產工藝參數(shù)的自動檢測和自動調節(jié)。對某些操作參數(shù)進行自動控制和調節(jié)，使生產 過程能夠在接近最佳的條件下進行，確保產品數(shù)量、質量和其它選煤指標的穩(wěn)定。在生產過程中，全廠各作業(yè)的設備都要實現(xiàn)自動或集中控制，并根據(jù)運轉需要及時轉換運行流程；故障時可按程序緊急停車；檢修或處理故障時可轉換為就地操作。 各主要作業(yè)環(huán)節(jié)（或車間）自動化的具體要求概括如下：原煤準備車間。 大型群礦選煤廠尚須實現(xiàn)原煤受煤系統(tǒng)設備的自動化。自動啟停跳汰機和跳汰系統(tǒng)的設備；自動檢測入選原煤量、灰分、精煤灰分、床層厚度；自動控制和調節(jié)跳汰機的給料、排料及跳汰制度等。自動控制重介分選機及其它設備的入料量；懸浮液循環(huán)系統(tǒng)和脫介設備的動控制和調節(jié)；懸浮液 安徽理工大學畢業(yè)設計 3 的自動準備、輸送、稀釋、濃縮和補充；懸浮液的比重，粘度和液面的自動檢測及自動調節(jié)；重介系統(tǒng)設備的自動或集中控制，自動監(jiān)視等。浮選入料流量、濃度、藥劑添加量的自 動檢測和調節(jié)；藥劑的自動準備；真空過濾機液面自動調節(jié)；浮選系統(tǒng)設備的自動或集中控制，自動監(jiān)視等。火力干燥機的給料、排料、溫度、壓力的自動控制和調節(jié)；自動點火及防爆安全自動保護報警；干燥系統(tǒng)設備的自動或集中控制、自動監(jiān)視等。各種泵類、風機、脫水設備及閥門等的單機自動化，如循環(huán)水泵、水源井泵、介質泵、真空泵、底流泵、濃縮機、鼓風機、壓風機、過濾機、壓濾機和離心脫水機等。對選煤過程的入選原煤、中間產品、最終產品（如精煤、中煤和矸石等）自動采制樣及上述產品的灰分、水分、硫分和數(shù) 量等的快速自動檢測，并將其指示或記錄。運銷車間。 （ 1） 實現(xiàn)生產選煤設備的自動控制。 （ 2） 實現(xiàn)全廠生產設備集中監(jiān)控、控制、保護報警。 （ 3） 提高設備工作效率，生產力大大提升，提高了利潤。 1996年中國煤炭 已探明 的 可采 儲存 量 高 居世界第三位，全 國煤炭行業(yè) 業(yè)年開采量達到 10 億噸。 煤炭是我國的主要能源，是 國民經濟 和社會發(fā)展不可缺少的物資基礎。根據(jù)第三次全國煤炭資源預測與評價，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。 探明儲量 達到10202 億噸。 國務院 制訂的《能源中 長期發(fā)展規(guī)劃綱要（ 20202020）》（ 草案 ）指出 “ 要大力調整優(yōu)化能源結構，堅持以煤炭為主體， 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的 70%以上，在我國能源結構上占主要地位，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 儲量主要 是 集中分布在山西、陜西、內蒙古、貴州、河南、 黑龍江 和安徽 。 中國煤炭企業(yè)分散，各地有各地的礦務局，營銷部統(tǒng)一。跟據(jù)相關資料顯示，世界各大產煤國的煤炭行業(yè)集中度均比中國高，美國四大煤炭公司煤炭生產銷售占國內總量的 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的煤炭產品。利用先進的煤炭洗選手段，可降低生產成本，提高企業(yè)利潤，目前選煤廠的生產技術已趨于成熟，但在生產控制管理方面仍然有很大的操作空間去降低生產成本。 煤炭的洗選加工是潔凈煤技術的源頭，經過十幾年的攻關，重介選煤技術取得積極進展和廣泛推廣，實現(xiàn)了傳統(tǒng)洗煤工藝的升級和改造。目前，我國自主研發(fā)的煤炭洗選技術裝備可以滿足年產500 萬噸大型選煤廠建設的需要。采用地面和井下相結合的煤層氣抽采利用技術、煤矸石發(fā)電、土地復墾、潔凈開采以及礦井水資源化利用技術的研究開發(fā)都取得了積極進展，使礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護、發(fā)展循環(huán)經濟取得了初步成效。年產 50 萬噸甲醇、 15萬噸二甲醚生產線已經建成投產，煤炭加工轉化技術近期可望取得重大突破。 煤炭洗選可以有效的降低鐵路運輸?shù)某?本，因為經過洗選的煤炭，排出了大部分的無用雜質，而這些雜質的重量是很大的，體積也很大，鐵路運輸過程中，負擔就會變大。 煤炭質量 的 提高， 可以有效的 提高煤炭利用效率。對于降低生產成本是非常有意 義的。 安徽理工大學畢業(yè)設計 6 課題研 究的內容 本文詳細的介紹了望峰崗選煤廠集中控制系統(tǒng)的初步研究與設計?，F(xiàn)場控制系統(tǒng)是整個選煤廠集控系統(tǒng)的最后執(zhí)行者。本次設計系統(tǒng)以 PLC 為 技術 核心， 集中控制 系統(tǒng)的設計做到 實現(xiàn) plc 技術的新穎性、實際 使用 的可靠性、工程 上 的 實施 經濟性，設計出 一套 符合 現(xiàn)場應用實際要求 的選煤廠生產 集控 系統(tǒng)。并 設置相應的檢測儀表 ，借助已經得到廣泛應用的生 產過 控制 程監(jiān)控軟件 iFIX， 監(jiān)測現(xiàn)場設備的運轉情況。 1994 年經一系列技術改造，入洗能力得到提升達到 Mt/a，采 用跳汰粗選 重介精選的生產工藝。 設備特點： 。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，有效的避免了較強的濃縮分級作用，設備處理 能力得到提升。其簡單的結構，占地面積小，對細粒分選效果好的優(yōu)點。 結構特色：根據(jù)各單項工程的功能特點，分別采用鋼筋框架結構，鋼框架結構和 安徽理工大學畢業(yè)設計 7 環(huán)保空心磚和混凝土結構，主廠房要求采光效果好，通風效果好。色彩符合廠區(qū)環(huán)境，帶有工業(yè) 建筑的色彩特點。本選煤廠的最大特色是采用了大直徑無壓三產品重介旋流器不脫泥入選的方式。粗煤泥重介分選系統(tǒng)：采用了和合格介質分流的方法，弧形篩篩下合格介質進行分流，其中一部分收集到合格介質桶 供循環(huán)使用，另一部分流至煤泥重介旋流器進行分選，得到精煤和中煤兩種產品。 介質系統(tǒng)：中煤和矸石經過脫介弧形篩得到的合格介質直接返回到合格介質桶供循環(huán)使用。 粗煤泥回收系統(tǒng)：精煤磁選尾礦采用經煤泥離心脫水機脫水后得到粗煤泥，粗煤泥可以作為精煤使用出售。經壓濾后得到煤泥，送至煤泥晾曬場進行自然晾曬。它現(xiàn)在朝著小型化、廉價化、功能強、速度快、標準化列化的方向發(fā)展。所謂的選煤廠集中控制就是對選煤廠生產工藝系統(tǒng)中有關聯(lián)生產設備和生產過程，在集中控制系統(tǒng)下在集中控制室內按預先設定程序進行啟車、停車，緊急 事故處理的處理。停車時要求順煤流延時逐臺停車，這是為讓每臺設備上的煤炭處理加工完成，使設備處于空載狀態(tài)，為下次啟車提供條件。通過預先設定的程序，通過 plc 控制設備的啟停。 集控系統(tǒng)是以 PLC 為主要核心，通過 PLC 檢測生產設備的生產。 2) 通用性好， I/O 接口豐富 PLC 是一種通用性良好的工業(yè)控制設備，現(xiàn)場使 用的 PLC 大部分采用模塊結構，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)的實現(xiàn)目標 由于各選煤廠之間的工藝流程個各不相同，所使用的設備也有很大的區(qū)別，這導致了各選煤廠之間的集控系統(tǒng)有著很大的差別。各個生產系統(tǒng)之間的設備應該還可以靈活的相互轉換而不影響其他的設備。兩種方式可相互切換而不存在啟車停車失敗的現(xiàn)象。 ，則與其有閉鎖的設備立即停車。 安徽理工大學畢業(yè)設計 9 選煤廠生產工藝系統(tǒng)對集中控制系統(tǒng)的要求 選煤廠的工藝流程具有很強的連續(xù)性，所以各臺設備之間有很嚴格的啟停順序。因此，集中控制系統(tǒng)應遵循以下原則： 1. 工藝流程和設備的應具有靈活性。 ③事故報警信號：當某臺設備發(fā)生故障的時候，集控系統(tǒng)應迅速的做出反應發(fā)出事故信號，提醒崗位司機注意。 ②停車順序：正常的停車順序是順煤流方向逐臺延時停車，延時時 間為該臺設備上的煤全部處理完的時間。 ：要深入了解集中控制系統(tǒng)的全部功能，輸入 /輸出信號種類、控制方式、以及對信號的要求，對動作過程中的控制的時序進行分析。根據(jù)電器以及保護器件的數(shù)量統(tǒng)計出 PLC 的 I/O 點數(shù)，根據(jù)相關要求確定 PLC的型號。 PLC的編程語言有多種，本設計中采用的是梯形圖語言，適用性很強。它采用存儲器為可編程的 ，主要用來執(zhí)行存儲順 安徽理工大學畢業(yè)設計 10 序控制、邏輯運算、計數(shù)等操作的命令，并利用數(shù)字式輸入 /輸出，控制不同類型的設備和工藝流程?？删幊绦蚩刂破魇且晕⑻幚頌榛A，并且將控制規(guī)則存于存儲器中，最后應用到以控制開關量為主的邏輯、過程控制等工業(yè)領域。它的主要特點如下： ： 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語言，但大多數(shù)使用的還是梯形圖語言，它具有簡單易學、直觀清晰的特點。 ：它的輸出接口有很強大的驅動能力，可與繼電器、接觸器等連接在一起。 性高，抗干擾強： 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計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構，可以靈活的組態(tài)以適應不同的控制對象、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)存入對應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，進行相應的運算，并將運算結果存入元件映象寄存器中。 （ 3）輸出刷新階段 當用戶程序執(zhí)行結束后，元件映象寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)，在輸出刷新階段轉存到輸出鎖存器中，并通過一定方式輸出，驅動外部負載。 接通電源清I / O 繼電器區(qū)，復位所有定時器檢查I / O 單元連接復位定時系統(tǒng)檢查系統(tǒng)硬件和程序存儲器所有檢查是否正確連接服務執(zhí)行外設命令復位系統(tǒng)定時器和程序地址計數(shù)器執(zhí)行用戶程序程序結束復位系統(tǒng)定時器I / O 刷新，從輸入端子接收信號，向輸出端子發(fā)出信號外設端口服務設置異常繼電器異常：燈亮報警：閃爍異?；驁缶駡缶惓? 圖 31 PLC 的掃描工作流程圖 ：掃描之前， CPU 進行復位監(jiān)視定時器、硬件檢查、內存檢查等。 ： CPU 對程序按照先左后右、先上后下的順序進行解釋和執(zhí)行。無論輸入點的狀態(tài)怎樣變化，輸入端都將寫入的內容保持不變。 ： PLC 完