西门子模块6ES7214-2BD23-0XB8代理直销

西门子模块6ES7214-2BD23-0XB8代理直销

基于PLC的汽车入场煤采样机自动化控制系统设计

1引言

最近几年来，随着国家宏观经济政策的调整，煤炭作为焦化厂最主要的原材料，其价格一直居高不下。同时由于电煤供应日趋市场化、多元化，造成煤质波动幅度增大，煤种杂、入炉煤质控制难度加大，使发电厂锅炉燃煤偏离设计煤种，锅炉稳定燃烧受到破坏，引发的设备缺陷明显增多，严重影响了锅炉安全经济稳定运行。火力发电行业的煤炭逐步全面推向市场，价格也随之开放，煤炭的费用在火力发电厂的成本已占70-80%的份额。因此，对煤炭的管理，已也引起火力发电的高度重视。因此，煤的经济性成了国内各燃煤企业重点考核指标。

为了考评燃煤经济性，对入厂煤进行采样后以质论价几乎成了所有厂家的最常用的控制措施。从80年代起，入炉煤采制样设备得到了高速发展；进入90年代，入场煤采制样设备（汽车入场煤，火车入场煤）从无到有，从不完善正走向定型和完美。工业自动化技术在入场煤采制样设备的广泛运用，极大地把工人从繁杂的体力劳动和不安全的工作环境中解放出来，显著地改善了工人的工作环境和提高了工人的工作效率。

2系统概念设计

现代焦化厂往往由多个供应商供应全厂的各种用煤，供应商多数采用汽车进煤。精确的确定煤的发热量、水份、灰份和其他杂质尤其重要，因为即使是很小的差别也有可能在一段时间内造成很大的损失。同时，采样机也是煤矿企业用于商品煤采样的机械，要求从煤流中，火车，汽车，船上以及煤堆上采取煤样，然后加以分析，以确定煤的各种特性，用此分析确定合同价格，并根据要求将采样机进行了运动动作分析，对其进行了整机的结构设计。在设计采样时，不但注意了如何使物料连续通过采样设备，注意了如何保持水分不损失，并且还注意了如何避免粉尘的散失，在设计采样装置时要充分考虑到以上因素。

本文介绍的系统的采制样过程全自动化，能自动完成汽车定位、随机选择取样点，自动样本采集、缩分、制样和集样。根据有关汽车采样的现场条件、技术要求，并参照国家gb475-1996《商品煤样采取方法》及gb474-1996《煤样的制备方法》，制订汽车采样设计方案介绍如下：

2.1工艺流程

（1） 汽运煤场采制样过程可以分为：汽车自动定位--随机选择取样点-采制样-在线分析-集样。

（2）入场煤采制样设备的工艺流程通常是：自动取样--破碎--缩分留样--余煤处理。

当运煤车辆进入取样区域后，汽车定位系统对车辆所有位置进行探测，得到汽车车厢在取样区域的平面坐标参数，并传递给主控计算机。主控计算机根据车厢参数，自动在车厢区域内生成数个随机取样点。主控计算机控制机械取样装置在指定的取样点取样，并控制制样设备自动完成煤样的粉碎、缩分和集样，在线灰分分析，随机自动装罐。汽车自动化采样机是对汽车运煤进行采样、制样的机电一体化设备，该装置由plc控制，准确定位，具有结构紧凑，设计新颖，性能可靠，操作简便等特点。其工作原理：汽车机械化采样机安装于运煤车经过的路旁，采样器由大车行走部分、小车行走部分、采样器部分等组成，大、小行车携带采样器样轨道纵向及横向运动，采样部分实现采样器上下运动，从而实现任意点、任意位置、任意量采样。可与煤质分析仪相连，实现煤质控制。此工艺流程对于火车采制样设备基本没有问题。

2.2工艺瓶颈

对于汽车入场煤采制样设备，在缩分留样环节存在有瓶颈，制约了汽车采样的发展；目前的采制样设备主要是靠操作人员判断汽车煤属于哪一个煤矿，然后选择留样的集样瓶。因此，就存在以下问题：

（1）选择集样瓶时，操作人员容易误操作，煤样的真实性不能得到保证。

（2） 集样瓶更换频繁，增加了工作人员的劳动量。

（3）汽车采样机的缩分留样能力有限（集样瓶工位数一般为6或8个），缩分留样的煤量（缩分比）大或汽车运煤量大时，致使集样瓶更换频繁，增加操作人员的工作量；缩分留样的煤量（缩分比）小时，不易反映单车煤的质量，真实性差。

（4）采制样设备只能采制出煤样，不能及时的反馈出煤样的质量（化验结果滞后），在“扣吨”问题上焦化厂与煤矿易发生扯皮；且增加了化学分析的工作量。

（5）焦化厂要求采制样设备与信息管理系统数据实时共享，在线实时监控，传统的工作方式很难做到。

基于PLC的汽车入场煤采样机自动化控制系统设计

3.1系统构成

（1）上位机。本系统采用pii的研华工控机，捷瑞公司的rs232转rs322/485工业通讯卡，数据库采用与焦化厂信息管理系统相一致数据库visual foxpro6.0，采用视频捕捉卡，图像分割器。闭路监控系统。

（2）可编程控制器（plc）。采用西门子公司的plc系列cpu224为控制核心，另有两块i/o模块，一块输出模块，一块8输入的模拟量转换模块，用于转换在线分析仪到的数据，internet通讯模块。各种开关量及模拟量输入到plc后，由上位机发出执行指令，plc经过运算后，将其运算输出到电机、电动滚筒、电动推杆等执行机构。

（3）上位机与plc通信：解决此问题，我们采用了北京亚控科技发展有限公司的组态王6.0作为组态软件，通过plc编程口与上位机通信。组态王6.0是运行于microsoft bbbbbbs nt / xp中文平台的全中文界面的组态软件，采用了多线程、com组件等新技术，能够实现适时多任务，具有开放的程序接口，可以自由地存取数据，且与各种关系数据库能够完整连接。

（4）汽车刷卡机。本刷卡机采用了与汽车衡相同型号的刷卡机lk480，用于自动识别不同煤矿的煤炭和车号，以保证煤质分析结果与对应煤车的一致性，便于焦化厂管理。

（5）灰水分析仪。此分析仪在0.5分钟以上能将灰分、水分、发热量分析出来，且其精度误差小于0.5%，我们综合考虑后采用了清华大学研制的hsfx-2000型灰水分析仪。

3.2运行方式

本系统的操作完全由上位机完成，操作人员运用鼠标点击要操作的对象，上位机通过组态王6.0将指令传递给plc，plc经过运算后决定要进行的工作。系统设置了两种工作方式：手动运行，自动运行。

（1）手动运行：操作人员分别点击对应的设备，即完成设备的启停、分析仪的设置等，此工作方式各设备间无连锁，主要是调试和维修时使用。

（2）自动运行：此方式是正常工作的运行方式。设备启动完成后，当需要采样时，操作人员只需点击“采样”按钮，采样机就自动读取汽车ic卡的信息，产生随机采样点，煤样破碎后经过自动分析，上位机自动将分析结果与对应的ic卡信息存入数据库，供焦化厂信息管理系统调用。煤样合格时，集样瓶内不留煤样；煤样不合格时，系统自动缩分留样，以供焦化厂进一步化验和检测。

3.3系统功能

系统具体功能和特点有：系统根据汽车司机的ic卡能够自动识别车辆的来源，并将卡的数据与煤质参数对应地存放在一起；在采样区域内自动产生随机采样点，并自动完成采样；对煤样自动进行灰水在线分析；根据煤质参数的结果自动决定是否留样；将每个煤样的煤质参数转换成焦化厂信息管理系统所需的数据库格式文件；系统提供了详实的采样纪录供操作人员查询和打印；系统具有多种连锁保护逻辑；若系统出现故障时，自动打印出故障说明，并自动停车等待故障解除；当操作人员误操作时，系统将弹出丰富的连锁保护界面供操作人员参考；全部系统动作可根据plc指令，按设置的程序自动完成，依赖plc实现检测、程控、报警、指示、联锁及解锁等功能，并实时检测来自设备的各种位置，控制系统包括供电、保护、控制及控制柜（可选用工控机或触摸屏，能够实时生动地显示设备运行状况及实现故障报警，并实现自动与手动之间的操作切换），出现问题，发出报警信号，整个系统由上而下地程序关机，以防设备及联带事故的发生；螺旋采样头垂直安装在三维移动的载体上，升降对位灵活，可实现表层弃料，任意的深度断面取样，操作简便，符合国家采样标准。该采样头螺旋杆底部，装有合金头，可破碎或拨开大块物料及其它异物，以保证取样的顺利进行及安全性，尤其适用于北方冬季煤层结冰状况下的采样。采样头直径按煤样含量超过5％，按最大粒度的2.5-3倍要求设计；性能优良的环锤式破碎机，其锤头可换，出料粒度可调节，对不易破碎异物有排出处理机构。破碎出料粒度不大于6mm的不低于95%，保证来煤水份达20%时不堵煤；旋转式缩分器，缩分头的动作由plc设定，该缩分器设计精巧，分样斗采用不锈钢材制作，驱动功率小、故障率低。其缩分可调，而且精度高、外形尺寸小；由于在次级制样系统中采用了喂料皮带输送机，使物料在运动中均匀地进入下一级设备，保证了破碎，环节从容地进行，有效避免了因喂料不均匀造成的堵料故障。避免水份散失及样品的污染。喂料机采用全密封处理，避免人为因素干扰。为提高采制样设备的过程管理水平，为适应用户对计算机网络管理的需求，自动化采制样装置可选用了计算机监控管理系统；工控机与plc实现双向通讯，可通过工控机输出设备程序开启指令，并可根据需要通过工控机直接干预或修改采制样程序及有关参数。工控机与皮带秤称重仪表通过rs-232/485接口电路实现数据通讯，并接收各终端元件的开关量信号，通过工控机屏幕上“动态工艺流程图”软件监测跟踪现场工艺状况，并实现对各类数据的监测、整理及输出打印；该系统可作为一个网络站点，与上位机通讯，实现用户的局域网络管理。采样系统可作为一个子系统或一个网络结点，纳入到整个工厂局域网中，plc与计算机联网后，再使用相应的编程软件（如梯形图或流程图）及其它高级语言编程，比较方便；可简化系统布线、维修，并提高工作的可靠性；可对现场智能装置进行管理，充分发挥这些装置的效益，推进生产自动化、智能化；一次胶带输样机：一次喂料机为全密封结构，料门开度可方便的调整，可将子样均匀地输入破碎机；破碎机：破碎机为环锤式破碎机，其锤头可更换，出料细度可调节，对不易破碎异物有排出处理机构。破碎出料细度可达6mm（不少于95%）；二次胶带输样机：理论上破碎机的输出是不均衡的，因而直接对其输出的子样进行缩分，不可能保证标准要求的缩分精密度，必须配置二次胶带输样机；由于其转速可无级调整，且又有可调闸门，故能严格做到子样均匀流出，做到合理缩分；缩分器：为直线式摆动缩分机构，维护量小、外形尺寸小，缩分头的动作由电子定时器设定，缩分比可调，而且精度高、范围大，结构设计合理，煤样收集管及缩分头采用不锈钢制造，不会产生堵料；自动换桶机（电动推杆驱动）：有“园盘自动换桶”和“环链式自动换桶”供用户选择，所配样桶（取样器）密封性强，使用方便；余煤回收机：采用斗式提升机（电机驱动），出料方式有二种：分散式：配小料斗可摆动溜槽（电动推杆驱动），使余煤回至下一汽车车厢内；集中式：配大料仓（5t），使余煤集中储存，每班一次，放入回煤车；机架及操作室：钢结构，包括机架、导轨、维护平台及顶棚等，其中部分制样设备（如破碎输样、缩分及换桶机）可按用户要求密封在单元室内（二次制样单元）。对于采用双头横移式采样车，实行自动控制时，将省去上部操纵室，将控制台设在地面工作间内；为保系统可靠、精确运行，本系统的构成设备均设置检测元件，可编程控制器定时检测各设备的运行状态，当发现不正常状况时，plc可自动采取补救措施，报警无效时，plc自动顺序停机；现场的闭路监控系统带有硬盘存储系统，调动值班人员可随时观察现场取样工作，还可查询历史工况

基于PLC与IPC的自动计量系统

1、引言

在石油行业的管道输送过程中,各企业之间需要进行交接,因此流量计使用比较广泛。而计量精度则是一个关键参数,它关系到企业的经济效益和信誉。近年来,随着工业控制技术的飞速发展,可编程控制器(PLC)广泛进入工控领域,并增加了一些专用控制功能,例如PID调节功能、伺服功能、高速计数(HSC)功能等,又具有较高的可靠性,使得利用PLC实现自动计量就成为可能。为此,我们利用工业计算机(IPC)和PLC构成新型的集散式自动计量系统。此系统可通过以太网将数据远传至控制中心。

此项目已在鲁宁长输管线的数处计量站应用成功,在测量精度、系统稳定性、工作效率、可靠性及可操作性等方面,取得了良好的标定效果。

2、系统工作原理与硬件配置

2.1控制系统工作原理

系统结构如图1所示。运用管道输油时,通过现场控制室PLC打开/关闭相应的电动阀,进行流程切换,使相应的流量计投入运行。由流量计发信器将脉

冲传递到PLC,PLC利用高速计数模块采集流量计发出的脉冲数,并将其转换为标准状态下的容积值。同时,PLC将实时采集流体的压力和温度(分别由压力变送器和温度变送器提供),所有数据通过以太网送入上位IPC,IPC结合流体实时压力、温度值调用计量表数据库,将测得的累积量值转换为标准状态下(20℃,101325Pa)的累积量值,并将数据存储在IPC的硬盘上。而且,IPC可以驱动打印机打印出计量。

2.2控制系统的软、硬件配置

控制系统主要由一次设备、二次设备以及控制体和软件构成。一次设备主要包括压力表、温度计、流量计等;二次设备主要包括温度变送器、压力变送器、脉冲发信器、电动阀等;控制体主要包括PLC、IPC(配置网卡)、打印机、集线器及应用软件等,参见图1。

2.2.1硬件部分

(1)IPC:为保系统的高度可靠性,选用了目前国内应用较多的DellGX260型计算机。具体配置为:PⅢ1.7GHzCPU、256MB内存、40GB硬盘、SONY21英寸纯平显示器、64MB显卡、声卡及音箱(报警和提示用)等。

(2)PLC:选用美国Rockwell公司的A2BPLC作为系统的控制核心,其特点是可靠性高、功能强、可扩展性好。具体配置如下:CPU为17472L551B(内置以太网通信口);模拟量输入(AI)模块选用17462NI4,它具有4个高电平模拟输入端,可输入4mA～20mA等标准信号,12位A/D转换精度,具有输入超调监控功能和测量滤波抗干扰功能;模拟量输出(AO)模块选用17462NO4I,它有4个模拟输出端,无需外部电源,可输出各种标准信号,包括0mA～20mA、4mA～20mA、±10V等信号;开关量输入(DI)模块选用17462I×16,它具有单端隔离的16路24VDC输入,所有的输入均配有滤波器,能够保证最大0.1ms的抗扰性,滤除线电源干扰;开关量输出(DO)模块选用17462O×16,它具有8路继电器输出,内部提供过载和短路保护,并具有通道故障自诊断功能;HSC模块选用17462HSCE,可计数最大频率为40kHz的脉冲,实现向上计数、向下计数或向上/向下计数。

浔之漫智控技术（上海）有限公司经销/CO-TRUST科思创西门子PLC；S7-200S7-300 S7-400 S7-1200 触摸屏，变频器，6FC，6SNS120 V10 V60 V80伺服数控备件：原装进口电机，电线，电缆，希望能跟您有更多的合作机会。我公司经营西门子全新原装PLC；S7-200S7-300 S7-400 S7-1200 触摸屏，变频器，6FC，6SNS120 V10 V60 V80伺服数控备件：原装进口电机（1LA7、1LG4、1LA9、1LE1），国产电机（1LG0，1LE0）大型电机（1LA8，1LA4，1PQ8）伺服电机（1PH，1PM，1FT，1FK，1FS）西门子保内全新原装产品‘质保一年。一年内因产品质量问题免费更换新产品；不收取任何费。欢迎致电咨询。