基于PLC的汽車入場煤采樣機自動化控制系統(tǒng)設計
3.1系統(tǒng)構成
?。?）上位機。本系統(tǒng)采用pii的研華工控機，捷瑞公司的rs232轉(zhuǎn)rs322/485工業(yè)通訊卡，數(shù)據(jù)庫采用與焦化廠信息管理系統(tǒng)相一致數(shù)據(jù)庫visual foxpro6.0，采用視頻捕捉卡，圖像分割器。閉路監(jiān)控系統(tǒng)。
?。?）可編程控制器（plc）。采用西門子公司的plc系列cpu224為控制核心，另有兩塊i/o模塊，一塊輸出模塊，一塊8輸入的模擬量轉(zhuǎn)換模塊，用于轉(zhuǎn)換在線分析儀檢測到的數(shù)據(jù)，internet通訊模塊。各種開關量及模擬量輸入到plc后，由上位機發(fā)出執(zhí)行指令，plc經(jīng)過運算后，將其運算結(jié)果輸出到電機、電動滾筒、電動推桿等執(zhí)行機構。
（3）上位機與plc通信：解決此問題，我們采用了北京亞控科技發(fā)展有限公司的組態(tài)王6.0作為組態(tài)軟件，通過plc編程口與上位機通信。組態(tài)王6.0是運行于microsoft bbbbbbs nt / xp中文平臺的全中文界面的組態(tài)軟件，采用了多線程、com組件等新技術，能夠?qū)崿F(xiàn)適時多任務，具有開放的程序接口，可以自由地存取數(shù)據(jù)，且與各種關系數(shù)據(jù)庫能夠完整連接。
（4）汽車刷卡機。本刷卡機采用了與汽車衡相同型號的刷卡機lk480，用于自動識別不同煤礦的煤炭和車號，以保證煤質(zhì)分析結(jié)果與對應煤車的一致性，便于焦化廠管理。
?。?）灰水分析儀。此分析儀在0.5分鐘以上能將灰分、水分、發(fā)熱量分析出來，且其精度誤差小于0.5%，我們綜合考慮后采用了清華大學研制的hsfx-2000型灰水分析儀。
3.2運行方式
本系統(tǒng)的操作完全由上位機完成，操作人員運用鼠標點擊要操作的對象，上位機通過組態(tài)王6.0將指令傳遞給plc，plc經(jīng)過運算后決定要進行的工作。系統(tǒng)設置了兩種工作方式：手動運行，自動運行。
（1）手動運行：操作人員分別點擊對應的設備，即完成設備的啟停、分析儀的設置等，此工作方式各設備間無連鎖，主要是調(diào)試和維修時使用。
（2）自動運行：此方式是正常工作的運行方式。設備啟動完成后，當需要采樣時，操作人員只需點擊“采樣”按鈕，采樣機就自動讀取汽車ic卡的信息，產(chǎn)生隨機采樣點，煤樣破碎后經(jīng)過自動分析，上位機自動將分析結(jié)果與對應的ic卡信息存入數(shù)據(jù)庫，供焦化廠信息管理系統(tǒng)調(diào)用。煤樣合格時，集樣瓶內(nèi)不留煤樣；煤樣不合格時，系統(tǒng)自動縮分留樣，以供焦化廠進一步化驗和檢測。
3.3系統(tǒng)功能
系統(tǒng)具體功能和特點有：系統(tǒng)根據(jù)汽車司機的ic卡能夠自動識別車輛的來源，并將卡的數(shù)據(jù)與煤質(zhì)參數(shù)對應地存放在一起；在采樣區(qū)域內(nèi)自動產(chǎn)生隨機采樣點，并自動完成采樣；對煤樣自動進行灰水在線分析；根據(jù)煤質(zhì)參數(shù)的結(jié)果自動決定是否留樣；將每個煤樣的煤質(zhì)參數(shù)轉(zhuǎn)換成焦化廠信息管理系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)庫格式文件；系統(tǒng)提供了詳實的采樣紀錄供操作人員查詢和打印；系統(tǒng)具有多種連鎖保護邏輯；若系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，自動打印出故障說明，并自動停車等待故障解除；當操作人員誤操作時，系統(tǒng)將彈出豐富的連鎖保護界面供操作人員參考；全部系統(tǒng)動作可根據(jù)plc指令，按設置的程序自動完成，依賴plc實現(xiàn)檢測、程控、報警、指示、聯(lián)鎖及解鎖等功能，并實時檢測來自設備的各種位置，控制系統(tǒng)包括供電、保護、控制及控制柜（可選用工控機或觸摸屏，能夠?qū)崟r生動地顯示設備運行狀況及實現(xiàn)故障報警，并實現(xiàn)自動與手動之間的操作切換），出現(xiàn)問題，發(fā)出報警信號，整個系統(tǒng)由上而下地程序關機，以防設備及聯(lián)帶事故的發(fā)生；螺旋采樣頭垂直安裝在三維移動的載體上，升降對位靈活，可實現(xiàn)表層棄料，任意的深度斷面取樣，操作簡便，符合國家采樣標準。該采樣頭螺旋桿底部，裝有合金刀頭，可破碎或撥開大塊物料及其它異物，以保證取樣的順利進行及安全性，尤其適用于北方冬季煤層結(jié)冰狀況下的采樣。采樣頭直徑按煤樣含量超過5％，按最大粒度的2.5-3倍要求設計；性能優(yōu)良的環(huán)錘式破碎機，其錘頭可換，出料粒度可調(diào)節(jié)，對不易破碎異物有排出處理機構。破碎出料粒度不大于6mm的不低于95%，保證來煤水份達20%時不堵煤；旋轉(zhuǎn)式縮分器，縮分頭的動作由plc設定，該縮分器設計精巧，分樣斗采用不銹鋼材制作，驅(qū)動功率小、故障率低。其縮分可調(diào)，而且精度高、外形尺寸?。挥捎谠诖渭壷茦酉到y(tǒng)中采用了喂料皮帶輸送機，使物料在運動中均勻地進入下一級設備，保證了破碎，環(huán)節(jié)從容地進行，有效避免了因喂料不均勻造成的堵料故障。避免水份散失及樣品的污染。喂料機采用全密封處理，避免人為因素干擾。為提高采制樣設備的過程管理水平，為適應用戶對計算機網(wǎng)絡管理的需求，自動化采制樣裝置可選用了計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)；工控機與plc實現(xiàn)雙向通訊，可通過工控機輸出設備程序開啟指令，并可根據(jù)需要通過工控機直接干預或修改采制樣程序及有關參數(shù)。工控機與皮帶秤稱重儀表通過rs-232/485接口電路實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，并接收各終端元件的開關量信號，通過工控機屏幕上“動態(tài)工藝流程圖”軟件監(jiān)測跟蹤現(xiàn)場工藝狀況，并實現(xiàn)對各類數(shù)據(jù)的監(jiān)測、整理及輸出打?。辉撓到y(tǒng)可作為一個網(wǎng)絡站點，與上位機通訊，實現(xiàn)用戶的局域網(wǎng)絡管理。采樣系統(tǒng)可作為一個子系統(tǒng)或一個網(wǎng)絡結(jié)點，納入到整個工廠局域網(wǎng)中，plc與計算機聯(lián)網(wǎng)后，再使用相應的編程軟件（如梯形圖或流程圖）及其它高級語言編程，比較方便；可簡化系統(tǒng)布線、維修，并提高工作的可靠性；可對現(xiàn)場智能裝置進行管理，充分發(fā)揮這些裝置的效益，推進生產(chǎn)自動化、智能化；一次膠帶輸樣機：一次喂料機為全密封結(jié)構，料門開度可方便的調(diào)整，可將子樣均勻地輸入破碎機；破碎機：破碎機為環(huán)錘式破碎機，其錘頭可更換，出料細度可調(diào)節(jié)，對不易破碎異物有排出處理機構。破碎出料細度可達6mm（不少于95%）；二次膠帶輸樣機：理論上破碎機的輸出是不均衡的，因而直接對其輸出的子樣進行縮分，不可能保證標準要求的縮分精密度，必須配置二次膠帶輸樣機；由于其轉(zhuǎn)速可無級調(diào)整，且又有可調(diào)閘門，故能嚴格做到子樣均勻流出，做到合理縮分；縮分器：為直線式擺動縮分機構，維護量小、外形尺寸小，縮分頭的動作由電子定時器設定，縮分比可調(diào)，而且精度高、范圍大，結(jié)構設計合理，煤樣收集管及縮分頭采用不銹鋼制造，不會產(chǎn)生堵料；自動換桶機（電動推桿驅(qū)動）：有“園盤自動換桶”和“環(huán)鏈式自動換桶”供用戶選擇，所配樣桶（取樣器）密封性強，使用方便；余煤回收機：采用斗式提升機（電機驅(qū)動），出料方式有二種：分散式：配小料斗可擺動溜槽（電動推桿驅(qū)動），使余煤回至下一汽車車廂內(nèi)；集中式：配大料倉（5t），使余煤集中儲存，每班一次，放入回煤車；機架及操作室：鋼結(jié)構，包括機架、導軌、維護平臺及頂棚等，其中部分制樣設備（如破碎輸樣、縮分及換桶機）可按用戶要求密封在單元室內(nèi)（二次制樣單元）。對于采用雙頭橫移式采樣車，實行自動控制時，將省去上部操縱室，將控制臺設在地面工作間內(nèi)；為保證系統(tǒng)可靠、精確運行，本系統(tǒng)的構成設備均設置檢測元件，可編程控制器定時檢測各設備的運行狀態(tài)，當發(fā)現(xiàn)不正常狀況時，plc可自動采取補救措施，報警無效時，plc自動順序停機；現(xiàn)場的閉路監(jiān)控系統(tǒng)帶有硬盤存儲系統(tǒng)，調(diào)動值班人員可隨時觀察現(xiàn)場取樣工作，還可查詢歷史工況。采樣機自動運行操作界面如圖3所示。
：鞏經(jīng)理
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：南京塞姆泵業(yè)有限公司
