自动化装配煤系统在高庄煤矿的研究与应用

结合煤矿装车系统自动化改造的项目,全面分析装车弊端,提出了改造方案,阐述了改造后全自动定量装车系统的控制方式和系统自动化软件在该煤矿的应用。

自动化装配煤系统在高庄煤矿的研究与应用

李瑞，雷汝海，庄伟林，周谷明

中国矿业大学信电学院，江苏徐州（221008）

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摘 要：结合煤矿装车系统自动化改造的项目，全面分析装车弊端，提出了改造方案，阐述了改造后全自动定量装车系统的控制方式和系统自动化软件在该煤矿的应用。

关键词：装车系统；自动化；先进控制系统

中图分类号：TP 202

1. 概述

装车系统是煤炭实现效益，获得盈利的最终环节，传统的装车系统是一种基于继电接触器和人工手动方式的半自动化系统，极易造成超载或欠载且装车不均匀，易损伤车轴，导致了运输成本的上升，对企业造成了不可估量了经济损失。基于此种局面，以高庄煤矿为背景，现研究一种新型的自动化装配煤系统，用来提高企业的经济效益实现装配煤的全自动化。

2. 煤矿铁路装车系统改造方案

2.1. 铁路装车的现状

高庄矿的装车系统主要包括给煤部分、皮带传送部分、泻料口及挡板部分、轨道横部分和铁牛牵引部分。控制室集中控制集中操作方式为“手动”。包括轨道衡二次仪表、计算机、操作台、就地控制箱和打印机等。系统按要求集中手动有闭锁完成装车过程。现场操作人员通过调节给煤机控制给煤量，煤通过给煤皮带运输到泻料口进行装车，当车厢中的煤达到一定高度时再次启动铁牛牵引电机，操作人员根据经验来控制车厢前进的距离，此时火车又停下装车。当一节车厢上轨道衡后，控制挡板电机向反方向翻转准备向下一节车厢装煤。这时，操作人员根据轨道衡二次仪表示数，点动控制翻板电机来回翻转对前一节车厢进行添加，以至达到要求，数据采集人员控制PC机记录数据。

2.2. 系统改造方案

采用采用GCS-100D轨道衡[1][6]对单车厢进行测量并用2001仪表进行数据的采集

[4]，通过网络技术实现数据的传输，在程序中进行比较和处理，最后发出指令控制

相应电机的动作。

采用对射式光电开关传感器对火车车厢的位置进行判断[5]

3. 装车系统及控制方式

3.1. 装车系统

如图1所示，该系统共有8个精煤仓，由8台给煤机给煤，分别为由1~8号电机控制；另外有4个原煤仓，由4台给煤机给煤，分别为由9~13号电机控制。煤通过给煤皮带运输到缓冲仓经卸料口进行装车，皮带有1台电机带动，即13号电机。由15~17号电机控制卸料口的翻转，以及由14号电机控制铁牛牵引的运作。

结合煤矿装车系统自动化改造的项目,全面分析装车弊端,提出了改造方案,阐述了改造后全自动定量装车系统的控制方式和系统自动化软件在该煤矿的应用。

3.2. 控制方式

当今企业生产赢利中最重要的因素就是效率，所以为了节省时间，在火车倒车时利用轨道衡对每节空车厢的毛重进行记录及编号（1~n）并用计算机对其进行动态跟踪，同时把每节车厢相对应的需求单位、煤种、需求量等信息量根据定单编号用人工输入方式与编号车厢匹配（一一对应关系）。当最后一节空车厢（n）信息记录后时，系统开始进入自动化装煤。

计算机首先启动14号电机启动牵引车拉动车厢，当第n节车厢的车头进入轨道衡和光电开关时，计算机启动15号翻板电机和17号绞吊电机使煤从右侧泻料口装煤，在13号皮带电机运转的前提下，同时根据车厢编号所对应的数据信息，启动所需煤种所对应的1~8或9~12号电机（台数可根据车皮的速度和位置确定）。煤经给煤仓、给煤皮带、缓冲仓及泻料口装煤。计算机根据车厢所经过的光电开关的数量，给煤机的给煤量，铁牛牵引的速度和皮带传输的速度计算出理论的当前车厢的毛重，与轨道衡的测量值进行比较，根据两者的差值和控制过程中的变化值，调整14号电机变频器的频率，给煤机的数量运输皮带的速度，实现平滑的装载。

当n节车厢与第（n-1）节车厢同时进入轨道衡时，控制给煤机的数量和间断给煤，并启动15、17号电机使左侧泻料口向后翻转对（n-1）车厢装载，实现在车厢过节处的无缝装车。直至光电开关检测到第1节车厢时，减少给煤机的给煤数量，实现装载输送带跑空，避免煤种的污染。

生产集中控制方式除了上述的全自动工作方式外，还有当系统出现故障时利用控制台转换开关实现控制室的就地控制和现场单机就地控制方式。三种工作方式的并联存在形式大大提高了装车系统的可靠性，最大程度地保证了装车的及时性。

4. 装车自动化系统软件

控制室中的“全自动定量装煤控制系统”主要采用Windows XP以上操作系统，由西门子视窗控制中心SIMATIC WinCC 和STEP7编程软件实现远程监控。

结合煤矿装车系统自动化改造的项目,全面分析装车弊端,提出了改造方案,阐述了改造后全自动定量装车系统的控制方式和系统自动化软件在该煤矿的应用。

基于此控制系统结构图（图2），应用组态软件实现了在控制室的远程控制，该监控软件具有以下功能如图3。

1. 通讯模块

通过CPU模块上的标准化DP接口，PLC可通过MPI网络与上位机上运行的WinCC进行数据传输[2]。

2. 显示界面

为了更好的表现系统的运转状态，需对各个设备显示状态组态。设置启动、停止、正转、反转、取消等按钮，并于PLC中的相应控制变量建立连接，控制设备运转。

3. 数据库系统

在系统运行中采集并处理被归档的过程值，然后将其存储在归档数据库中，在运行

系统中可以以表格或趋势形式输出当前的过程值或已经归档的过程值。

4. 信息查询

可实时动态查询，如根据车厢的编号调用数据库信息，查询煤种、煤量、需求商等

外运信息。通过曲线图查询累计装煤量等动态信息。

5. 报表打印

生成各安全参数模拟量变化曲线、柱状图、饼状图等图形曲线，反映外运煤量等数据的实时变化情况、规律以及生产数据的宏观变化规律。 可以针对生产的具体情况作出详情表、日报表、月报表等汇总报表，报表可以直接进行预览、打印。

结合煤矿装车系统自动化改造的项目,全面分析装车弊端,提出了改造方案,阐述了改造后全自动定量装车系统的控制方式和系统自动化软件在该煤矿的应用。

监控应用软件主要的功能是利用WinCC组态软件，通过MPI网络与西门子S7-300 PLC进行通讯，显示和存储系统信息，并向PLC发送命令；实现三种控制方式的转换，达到远程控制[3]。根据控制系统的要求和设计思路，设计相应的管理信息系统，能够有效的实现生产、设备及安全管理和综合查询功能，使其成为一个综合的系统工程。

5. 结语

该系统利用PLC、计算机控制技术、检测传感器，采用先进控制理论，建立动态优化软件包，具有严密的闭锁控制，操作灵活，维护方便，降低操作工人的劳动强度，有效地提高装配煤的效率和精度，通过对检测数据的转换，处理实现生产信息化、管理集中化、控制的可视化，大大提高了煤矿现代化的程度。此外，与国外和国内其他矿区的自动化装车系统相比，大大减少了一次性投资金额，具有很高的普遍推广性。

参考文献

[1] 张泽江.新型称重系统在快速装车系统的应用[J].媒质技术,2004(5).

[2] 刘锴.深入浅出西门子S7-300 PLC[M]. 北京航空航天大学出版社,2004,8.

[3] 何华.深入浅出西门子ＷinCC V6[M].北京:北京航空航 …… 此处隐藏：1986字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……