畢業(yè)論文---plc在選煤廠(chǎng)集中控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) </b></p><p>　　任務(wù)下達(dá)日期 ： 2013 年 12 月 20 日 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)日期： 2014 年 1 月 1 日至 2014 年 6 月 1 日 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：太西選煤廠(chǎng)三分區(qū)關(guān)鍵設(shè)備集控系統(tǒng)初步設(shè)計(jì) </p><p&g

2、t;　　畢業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)題題目： PLC在選煤廠(chǎng)集中控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求： </p><p>　　主要內(nèi)容：1.完成《太西選煤廠(chǎng)三分區(qū)集控系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)》 </p><p>　　2.撰寫(xiě)一篇專(zhuān)題論文 </p><p><b>　　3.專(zhuān)題論文翻譯 </b></p><

3、p>　　要 求：1.設(shè)計(jì)內(nèi)容技術(shù)要求 </p><p>　　（1） 簡(jiǎn)單了解選煤工藝以及跳汰機(jī)的原理 </p><p>　?。?） 關(guān)鍵設(shè)備啟停機(jī)</p><p>　?。?） 跳汰機(jī)電磁風(fēng)閥控制。</p><p>　?。?）控制系統(tǒng)包括：硬件設(shè)備選型、PLC 機(jī)架布置、PLC 程序編制</p><p>　　等內(nèi)

4、容，組態(tài)王軟件開(kāi)發(fā)。 </p><p>　?。?）論文符合《中國(guó)礦業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)撰寫(xiě)規(guī)范》要求，計(jì)</p><p><b>　　算機(jī)打印。 </b></p><p><b>　　2.專(zhuān)題論文要求 </b></p><p>　?。?）論文內(nèi)容必須與設(shè)計(jì)內(nèi)容有關(guān)； </p><p

5、>　?。?）論文字?jǐn)?shù)在 3000~5000 之間； </p><p>　?。?）論文格式滿(mǎn)足一般科技文獻(xiàn)出版要求 </p><p><b>　　3.資料翻譯 </b></p><p>　?。?）完成不少于 3000 字的規(guī)定英文資料翻譯 </p><p>　?。?）譯文要求能夠表達(dá)原意，語(yǔ)句通順，文筆流暢 <

6、/p><p>　　4.所有設(shè)計(jì)文件均采用計(jì)算機(jī)繪制或打印，提供電子文檔一份。 </p><p>　　5.提交設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、專(zhuān)題論文及專(zhuān)業(yè)翻譯合訂本一冊(cè)。 </p><p>　　院長(zhǎng)簽字： 指導(dǎo)教師簽字： </p><p><b>　　摘要 </b></p><p>

7、;　　伴隨著世界上工業(yè)自動(dòng)化水平的迅速提高，選煤行業(yè)也在發(fā)生著日新月異的變化，尤其作為用煤產(chǎn)煤大國(guó)的我國(guó)來(lái)說(shuō)，選煤過(guò)程的自動(dòng)化顯得更為重要，我國(guó)政府也一直在關(guān)注著選煤行業(yè)的發(fā)展，使得我國(guó)的選煤企業(yè)不斷地在發(fā)展壯大，其突出表現(xiàn)在：自動(dòng)化程度高，設(shè)備可靠、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作人員少等特點(diǎn)。在自動(dòng)化程度較高選煤廠(chǎng)中， 生產(chǎn)的集中控制系統(tǒng)是降低損耗，節(jié)省能源、提升效率、減少人員的基本保障。選煤廠(chǎng)的自動(dòng)化程度主要體現(xiàn)在其集中控制系統(tǒng)上，集中控制系統(tǒng)中的

8、設(shè)計(jì)方案是很關(guān)鍵的，一套設(shè)計(jì)比較合理、系統(tǒng)穩(wěn)定、 性能可靠的集控系統(tǒng)， 再加上正確的操作和及時(shí)的維護(hù)，對(duì)提高選煤廠(chǎng)的生產(chǎn)效率、減少建設(shè)投資起著非常重要的作用。與此同時(shí)選煤技術(shù)也隨之在不斷的改善。本文是以太西選煤廠(chǎng)三分區(qū)關(guān)鍵設(shè)備為研究對(duì)象，控制關(guān)鍵設(shè)備的啟停以及跳汰選煤過(guò)程中跳汰機(jī)電磁風(fēng)閥進(jìn)氣期、排氣期的調(diào)節(jié)控制。</p><p>　　關(guān)鍵詞：跳汰機(jī)； 電磁風(fēng)閥； PLC； 控制系統(tǒng)； 組態(tài)王</p&

9、gt;<p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the rapid increase in world industrial automation levels , coal industry is also undergoing rapid change, especially as China's major coal-produc

10、ing countries of the coal , the coal preparation process automation is even more important , our government has been concerned about the the development of the coal industry , making China 's coal enterprises continu

11、e to develop and grow in its outstanding performance in : high degree of automation , reliable equipment , the system is simple, less </p><p>　　Keywords : Jig ; electromagnetic valve ; PLC; control system

12、s ; kingview</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p><p><b>　　1.1選煤現(xiàn)狀1</b></p><p>　　1.2集控系統(tǒng)在選煤廠(chǎng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀1</p><p&g

13、t;　　1.3 PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成、設(shè)計(jì)原則和步驟2</p><p>　　1.4 選煤自動(dòng)化的意義3</p><p>　　2 選煤關(guān)鍵流程控制的設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1 控制系統(tǒng)的組成4</p><p>　　2.2 直接數(shù)字控制系統(tǒng)4</p><p>　　2.2.2 PID 控制用途4</

14、p><p>　　2.2.3 PID 算法中參數(shù)的整定5</p><p>　　2.3 設(shè)備啟停設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.3.1 關(guān)鍵設(shè)備逆序啟動(dòng)7</p><p>　　2.3.2 關(guān)鍵設(shè)備順序停車(chē)7</p><p>　　2.3.3 關(guān)鍵設(shè)備緊急停車(chē)8</p><p>　　2.4 跳汰選

15、煤過(guò)程的控制設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.4.1 跳汰機(jī)排料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.4.2跳汰機(jī)電磁風(fēng)閥控制的設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.5 PLC模塊選型15</p><p>　　2.5.1 CPU模塊15</p><p>　　2.5.2 電源模塊選型16</p>

16、<p>　　2.5.3 數(shù)字量輸入模塊17</p><p>　　2.5.4 數(shù)字量輸出模塊17</p><p>　　2.6 智能模塊選型18</p><p>　　2.6.1 模擬量輸入模塊18</p><p>　　2.6.2 模擬量輸出模塊19</p><p>　　2.7 變頻器選型19<

17、/p><p>　　2.8 傳感器選型20</p><p>　　2.8.1 浮標(biāo)傳感器20</p><p>　　2.8.2 在線(xiàn)測(cè)灰儀21</p><p>　　2.8.3水位傳感器21</p><p>　　2.9本章小結(jié)22</p><p>　　3 選煤關(guān)鍵流程軟件設(shè)計(jì)23</p&g

18、t;<p>　　3.1 組態(tài)軟件23</p><p>　　3.1.1 組態(tài)軟件背景23</p><p>　　3.1.2 組態(tài)軟件特點(diǎn)23</p><p>　　3.1.3 組態(tài)軟件的功能23</p><p>　　3.1.4集控系統(tǒng)組態(tài)軟件的選用24</p><p>　　3.2 本章小結(jié)24&l

19、t;/p><p>　　4 控制方案的實(shí)施25</p><p>　　4.1 PLC內(nèi)部地址編制及對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)類(lèi)型25</p><p>　　4.2 程序編輯26</p><p>　　4.3 組態(tài)王中的程序設(shè)計(jì)33</p><p>　　4.3.1 本設(shè)計(jì)中做好的各畫(huà)面如下所示：33</p><p&g

20、t;　　4.3.2 定義的變量34</p><p>　　4.4 本章小結(jié)35</p><p>　　5 集控系統(tǒng)仿真運(yùn)行36</p><p>　　5.1仿真軟件PLC-SIM的準(zhǔn)備36</p><p>　　5.2 系統(tǒng)運(yùn)行36</p><p>　　5.3 本章小結(jié)42</p><p>

21、　　6 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)43</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)44</b></p><p>　　附錄一：專(zhuān)題論文45</p><p>　　PLC在選煤廠(chǎng)集中控制系統(tǒng)中的應(yīng)用45</p><p><b>　　0 引言45</b></p><p>　　1、PLC工作原理

22、及系統(tǒng)設(shè)計(jì)45</p><p>　　1.1 PLC工作原理45</p><p>　　1.2 PLC的編程工具45</p><p>　　1.3 PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成、設(shè)計(jì)原則和步驟46</p><p>　　1.4 PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)47</p><p>　　2 選煤廠(chǎng)工藝系統(tǒng)的組成47</p>

23、;<p>　　3 配置方案功能設(shè)置47</p><p>　　3.1 系統(tǒng)配置47</p><p>　　3.2 功能設(shè)置47</p><p>　　4 選煤廠(chǎng)PLC 控制系統(tǒng)中存在的干擾48</p><p><b>　　4.1概述48</b></p><p>　　4.2 抗干擾

24、的主要措施。48</p><p><b>　　5 結(jié)語(yǔ)48</b></p><p>　　附錄二：中文譯文50</p><p><b>　　致 謝65</b></p><p><b>　　1緒論</b></p><p><b>　　1.

25、1選煤現(xiàn)狀</b></p><p>　　對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，其選煤工業(yè)的起步是比較晚的，二十世紀(jì)五十年代才建立起了我國(guó)自己的選煤工業(yè)。其中“八五”期間原煤的入選量增長(zhǎng)速度第一次超過(guò)原煤的增長(zhǎng)速度，“九五”及“十五”中間選煤量快速持續(xù)增長(zhǎng)。2008年的原煤入選量為11億噸，其入選率為 43%；2009年我國(guó)總生產(chǎn)的原煤為30.50 億噸，而原煤的入選率基本沒(méi)有增長(zhǎng)。近幾年來(lái)我國(guó)越來(lái)越重視選煤行業(yè)的發(fā)展，在 2

26、010年之后選煤廠(chǎng)的數(shù)量也在不斷的增加，同時(shí)很多選煤廠(chǎng)也在大型化方向發(fā)展，其發(fā)展的突出特點(diǎn)為：自動(dòng)化程度更高，設(shè)備更可靠，系統(tǒng)更簡(jiǎn)單，操作人員更少。與此同時(shí)選煤技術(shù)也隨之在不斷的改善。 </p><p>　　到目前為止，各個(gè)國(guó)家采用的洗煤方法有：跳汰選煤法，重介選煤法，浮選選煤法和干法選煤等。由于中國(guó)的煤炭資源在地域上分布非常廣泛，煤種比較齊全，煤質(zhì)也有很大差別，所以，在中國(guó)各種類(lèi)型的選煤工藝幾乎都得到了廣泛應(yīng)用

27、。然而，我國(guó)相對(duì)于其他發(fā)達(dá)國(guó)家而言其選煤技術(shù)還是比較落后的 ，選煤技術(shù)還需要進(jìn)一步的提高。</p><p>　　在以上四種選煤方法中，其跳汰選煤已經(jīng)有了一百多年的歷史了，是很成熟的一種選煤方法了。跳汰工藝有著生產(chǎn)能力大，工藝流程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，管理維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。近幾年來(lái)，隨選煤設(shè)備的研究和應(yīng)用，跳汰選煤設(shè)備也得到了很大的發(fā)展，其主要表現(xiàn)在跳汰機(jī)的自身結(jié)構(gòu)變得更加科學(xué)合理，自動(dòng)化水平也有所完善，更重要的是分選效

28、果也有所提高。當(dāng)今的跳汰機(jī)已經(jīng)從以前的機(jī)械化發(fā)展到了自動(dòng)化，更加提高了選煤效率。我國(guó)對(duì)跳汰機(jī)的自動(dòng)控制做了大量的研究工作。而且取得了很多成果。</p><p>　　自從新中國(guó)成立以來(lái)，尤其是在改革開(kāi)放以后，我國(guó)在選煤技術(shù)方面取得了很大的</p><p>　　進(jìn)步。但是從選煤產(chǎn)品的質(zhì)量及設(shè)備的穩(wěn)定性和耐用性等方面考慮，我們國(guó)家與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還是存在很大差距，因而，我國(guó)仍需要做出很多努力，來(lái)完

29、善流程工藝，研究和改善選煤設(shè)備，讓我國(guó)成為一個(gè)產(chǎn)煤強(qiáng)國(guó)。 </p><p>　　1.2集控系統(tǒng)在選煤廠(chǎng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p>　　在上個(gè)世紀(jì)，隨著現(xiàn)代工業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)張和工廠(chǎng)自動(dòng)化的不斷提高，開(kāi)始出現(xiàn)了在工廠(chǎng)進(jìn)行施加系統(tǒng)控制和調(diào)度的要求, 可以說(shuō)，從此就開(kāi)始了工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展。經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)達(dá)一世紀(jì)的發(fā)展,自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)從當(dāng)初僅僅幾臺(tái)機(jī)械的相互關(guān)聯(lián)逐漸發(fā)展到了從原料到成品生成的全過(guò)程管理

30、系統(tǒng)。從工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的過(guò)程中深受啟發(fā), 選煤廠(chǎng)的控制系統(tǒng)也在不斷的發(fā)展。自上世紀(jì) 80年代起,集中控制系統(tǒng)逐步代替了原來(lái)的繼電器控制，成為我國(guó)選煤廠(chǎng)的生產(chǎn)控制核心。</p><p>　　集中控制系統(tǒng)是選煤廠(chǎng)生產(chǎn)系統(tǒng)的核心部分, 它為生產(chǎn)管理人員提供大量的實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)信息, 以利于便于調(diào)度指揮，大大縮短系統(tǒng)的啟動(dòng)，停止時(shí)間，降低空載損耗，提高生產(chǎn)效率。在同一時(shí)間也可以大大減少站點(diǎn)操作人員，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且

31、還具有運(yùn)營(yíng)、 維護(hù)、 維修方便等優(yōu)點(diǎn)......在工業(yè)技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展的今天，可編程控制器已逐漸在工業(yè)領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，在工業(yè)技術(shù)及科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，可編程控制器（PLC）已經(jīng)逐步的應(yīng)用在了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，很多企業(yè)已經(jīng)有所接受并得到了應(yīng)用，PLC是一種現(xiàn)代化的工業(yè)控制器，是企業(yè)走向現(xiàn)代化生產(chǎn)必要工具之一，因?yàn)镻LC技術(shù)較其他的控制技術(shù)有著很多優(yōu)勢(shì)，比如它的可靠性非常高，控制起來(lái)比較靈活，對(duì)其的編程簡(jiǎn)單而又實(shí)用，而且它的硬件配備較

32、齊全等。在現(xiàn)代工業(yè)快速發(fā)展的情景下，大多數(shù)工業(yè)控制企業(yè)已經(jīng)對(duì)可編程控制器有所應(yīng)用。同樣，選煤廠(chǎng)若想走向現(xiàn)代化生產(chǎn)的道路，若想實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)企業(yè)中所有設(shè)備的有效集中控制，那么PLC是其實(shí)現(xiàn)有效集中控制的前提和基礎(chǔ)，同時(shí)PLC在選煤廠(chǎng)集中控制系統(tǒng)的應(yīng)用當(dāng)中我們還能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)其的研究與探討。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)選煤廠(chǎng)集中控制，過(guò)程</p><p>　　在現(xiàn)代化的選煤廠(chǎng)中， 生產(chǎn)的集中控制系統(tǒng)是降低損耗，節(jié)省能

33、源、提升效率、減少人員的基本保障。集中控制系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)方案是很關(guān)鍵的，一套設(shè)計(jì)比較合理、系統(tǒng)穩(wěn)定、 性能可靠的集控系統(tǒng)， 再加上正確的操作和及時(shí)的維護(hù)，對(duì)提高選煤廠(chǎng)的生產(chǎn)效率、減少建設(shè)投資起著非常重要的作用。</p><p>　　1.3 PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成、設(shè)計(jì)原則和步驟</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)是由硬件部分和軟件部分組成的。 </p><p>　　對(duì)P

34、LC的整個(gè)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，硬件部分包括符合要求的PLC 機(jī)型、通信模塊、電源模塊、輸入和輸出模塊、存儲(chǔ)器容量、模擬量的輸入及輸出模塊和一些特殊功能的模塊等，還包括合適的PLC外圍裝置、接口與設(shè)備。而軟件部分則有對(duì)PLC進(jìn)行的I/O地址、定時(shí)器、內(nèi)部繼電器及計(jì)數(shù)器等的分配，PLC控制程序的設(shè)計(jì)和技術(shù)文件等。因?yàn)镻LC控制系統(tǒng)是用來(lái)給工藝流程服務(wù)的，因此PLC要能較好地實(shí)現(xiàn)工藝流程所提出的控制要求。</p><p>　

35、　設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)應(yīng)遵循的原則： </p><p>　?。?）根據(jù)所提出的工藝流程，要很好地滿(mǎn)足工藝流程的前提下較好的實(shí)現(xiàn)控制要求。（2）在滿(mǎn)足控制要求的前提下，PLC系統(tǒng)的硬件費(fèi)用要盡量小。 </p><p>　?。?）由于在控制過(guò)程中控制要求會(huì)發(fā)生變化，因此設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)須注意PLC的可控制性。 </p><p>　?。?）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意控制系統(tǒng)在使用過(guò)程中的

36、維護(hù)、經(jīng)濟(jì)、安全、可靠。</p><p><b>　　具體的操作步驟： </b></p><p>　?。?）控制過(guò)程中的要求分析 </p><p>　　PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，需要對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行一個(gè)細(xì)致的分析，要知道控制原理、控制對(duì)象和控制要求，只有這樣才能明了自己需要完成的各項(xiàng)任務(wù)，并且確保更好地完成任務(wù)，設(shè)計(jì)出一個(gè)較好的控制系統(tǒng)。 <

37、;/p><p><b>　?。?）確定輸入</b></p><p>　　根據(jù)控制要求來(lái)選取合適的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備，PLC的 I/0點(diǎn)數(shù)是根據(jù)所選用的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的類(lèi)型及數(shù)量確定的。 </p><p>　?。?）選擇合適PLC</p><p>　　PLC的I/0點(diǎn)數(shù)確定后，就可以根據(jù)I/0點(diǎn)數(shù)和控制要求來(lái)選擇PLC。包

38、括選擇機(jī)型、輸入/輸出模塊、存儲(chǔ)器容量、智能模塊及電源模塊。 </p><p>　?。?）I/0點(diǎn)數(shù)分配 </p><p>　　所謂的點(diǎn)數(shù)分配其實(shí)就是規(guī)定PLC的輸入/輸出模塊和I/0端子，并畫(huà)出I/0的接線(xiàn)原理圖。 </p><p>　?。?）PLC程序設(shè)計(jì) </p><p>　　工藝流程是分為若干段的，每一階段的輸入和輸出信號(hào)控制的設(shè)備要

39、確定，和各個(gè)階段間的聯(lián)系，然后畫(huà)出程序流程圖，再根據(jù)流程圖進(jìn)行程序編制。 </p><p><b>　?。?）模擬調(diào)試 </b></p><p>　　程序編好后，可以通過(guò)電壓源和電流源來(lái)代替其中的模擬量，進(jìn)行模擬調(diào)試，使得所編的程序滿(mǎn)足控制要求。 </p><p>　?。?）現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)調(diào)試 </p><p>　　在此過(guò)程中

40、要找出程序存在的實(shí)際問(wèn)題，然后對(duì)其進(jìn)行修改，使得它滿(mǎn)足其控制要求。 </p><p>　?。?）整理技術(shù)文件 </p><p>　　此過(guò)程要整理出與程序設(shè)計(jì)有關(guān)的文件，包括I/O接線(xiàn)原理圖、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、程序清單以及使用說(shuō)明書(shū)等。</p><p>　　1.4 選煤自動(dòng)化的意義 </p><p>　　選煤廠(chǎng)的自動(dòng)化對(duì)于選煤廠(chǎng)來(lái)說(shuō)是具有重大意義的。

41、選煤技術(shù)的發(fā)展初期，由于其技術(shù)簡(jiǎn)陋，致使車(chē)間中不得不集中較多工作人員，然而，選煤廠(chǎng)中的惡劣環(huán)境，以及各種危險(xiǎn)的狀況時(shí)刻在威脅著車(chē)間中工作人員的安全。而自選煤車(chē)間實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化之后，工作人員可以直接在監(jiān)控室里操作車(chē)間里的設(shè)備，并且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生產(chǎn)。因此很大程度上減輕了車(chē)間中工作人員的工作量，與此同時(shí)給企業(yè)帶來(lái)更大的利潤(rùn)空間，提高了企業(yè)的效率，減小了管理壓力。</p><p>　　2 選煤關(guān)鍵流程控制的設(shè)計(jì)</p

42、><p>　　2.1 控制系統(tǒng)的組成 </p><p>　　自動(dòng)控制系統(tǒng)主要是由兩大部分組成的：其中一部分是自動(dòng)控制裝置。它主要包括測(cè)量?jī)x表、控制儀表、變送器以及執(zhí)行器等等；另外一部分則是自動(dòng)控制裝置所控制下的各種生產(chǎn)設(shè)備，即為被控對(duì)象，例如鍋爐、換熱器、反應(yīng)器等。自控系統(tǒng)各部分的作用為： </p><p>　?、俦豢貙?duì)象： 自動(dòng)控制系統(tǒng)當(dāng)中，工藝變量所需控制的生產(chǎn)設(shè)

43、備和機(jī)器稱(chēng)為被控對(duì)象，簡(jiǎn)稱(chēng)對(duì)象。 </p><p>　?、跍y(cè)量元件和變送器： 測(cè)量元件是用來(lái)測(cè)量所控制的工藝參數(shù)并將它轉(zhuǎn)化成一種特定信號(hào)（電壓或電流信號(hào)）的儀器，自動(dòng)控制系統(tǒng)當(dāng)中起著“眼睛”的作用，所以要求準(zhǔn)確、靈敏、及時(shí)。 </p><p>　　③調(diào)節(jié)器： 又稱(chēng)為控制器，他是將檢測(cè)元件和變送器傳來(lái)的信號(hào)和內(nèi)部所設(shè)定的工藝參數(shù)值信號(hào)進(jìn)行比較，得出偏差信號(hào)；根據(jù)此偏差大小按照一定的運(yùn)算規(guī)律算

44、出其控制信號(hào)，然后將此控制信號(hào)傳給執(zhí)行器。 </p><p>　?、軋?zhí)行器： 它是用來(lái)接受調(diào)節(jié)器傳來(lái)的信號(hào)，然后自動(dòng)改變閥門(mén)開(kāi)度，來(lái)改變輸送給被控對(duì)象的能量以及物料量。常用的執(zhí)行器一般是氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥。當(dāng)采用電動(dòng)調(diào)節(jié)器時(shí)，還需要在調(diào)節(jié)閥上加一個(gè)電氣轉(zhuǎn)換器。 </p><p>　　在自動(dòng)控制系統(tǒng)當(dāng)中，以上四部分是必不可少的。除此以外，還有一些輔助裝置，如轉(zhuǎn)換裝置、給定裝置、顯示儀表等等。其中

45、的顯示儀表可以是單獨(dú)存在的儀表， 有時(shí)也有可能是變送器、測(cè)量?jī)x表和調(diào)節(jié)器中附帶的顯示部分。 </p><p>　　2.2 直接數(shù)字控制系統(tǒng) </p><p>　　直接數(shù)字控制系統(tǒng)， 通常直接稱(chēng)為 DDC 控制器。DDC系統(tǒng)一般包括中央控制設(shè)備（彩色監(jiān)視器、集中控制電腦、鍵盤(pán)、不間斷電源、打印機(jī)、通訊接口等） 、通訊網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng) DDC 控制器、以及相應(yīng)的執(zhí)行器、傳感器，調(diào)節(jié)閥等元件。 <

46、;/p><p>　　2.2.1 PID 控制概述 </p><p>　　一般的自動(dòng)控制技術(shù)都是從反饋的概念入手的。反饋理論主要包括以下三個(gè)要素：測(cè)量、比較和執(zhí)行。即測(cè)量出所要控制的變量，然后與設(shè)定值相比較，再用比較出的誤差進(jìn)行糾正并調(diào)節(jié)閥門(mén)達(dá)到控制目的。這個(gè)自動(dòng)控制的關(guān)鍵要點(diǎn)是：首先要做出正確的測(cè)量，再通過(guò)比較后，才能更好地糾正要控制的參數(shù)。 </p><p>　　PI

47、D（比例-積分-微分）控制器已經(jīng)有 70 多年歷史了，作為最早實(shí)用化的控制器。PID 控制器簡(jiǎn)單易懂，而且在使用過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)模型等先決條件沒(méi)有很高的要求，所以現(xiàn)在它仍然是應(yīng)用最為廣泛的工業(yè)控制器。 </p><p>　　2.2.2 PID 控制用途 </p><p>　　PID 的用途非常廣泛、使用也很靈活，因此已有系列化產(chǎn)品，在使用過(guò)程中只需要設(shè)定三個(gè)參數(shù)（KP， Ti 和 Td）

48、即可。在一般的情況下，并不是三個(gè)單元一定都需要，它可以是一到兩個(gè)單元，但比例控制單元是必不可少的。首先，PID的應(yīng)用范圍很廣。雖然一般的工業(yè)過(guò)程是時(shí)變的或是非線(xiàn)性的，但是對(duì)其通過(guò)簡(jiǎn)化可以轉(zhuǎn)變成基本線(xiàn)性及動(dòng)態(tài)特性都不隨時(shí)間而變化的系統(tǒng)，這樣 PID 就可實(shí)現(xiàn)其控制了。 </p><p>　　其次，PID的參數(shù)比較容易整定。即PID 參數(shù) KP，Ti 和 Td 可以根據(jù)其中的過(guò)程動(dòng)態(tài)特性來(lái)及時(shí)整定。如果過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性

49、發(fā)生變化，如由負(fù)載的變化而引起的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的變化，此時(shí)PID 參數(shù)就可以重新整定。 </p><p>　　很多通過(guò)自身整定參數(shù)的 PID 控制器經(jīng)常都是工作在自動(dòng)整定的模式下而不是連續(xù)自身整定的模式下。自動(dòng)整定一般指的是根據(jù)開(kāi)環(huán)狀態(tài)而確定簡(jiǎn)單的過(guò)程模型從而自動(dòng)計(jì)算出 PID 參數(shù)。PID 在控制非線(xiàn)性、耦合、時(shí)變以及參數(shù)和結(jié)構(gòu)都不確定的復(fù)雜過(guò)程時(shí)，其工作不會(huì)太好。 最關(guān)鍵的是，PID 控制器如果不能控制其復(fù)雜的

50、過(guò)程，參數(shù)無(wú)論怎么調(diào)都沒(méi)用。雖然如此，最簡(jiǎn)單的PID 控制器有時(shí)反而是最好的控制器。 </p><p>　　當(dāng)今自動(dòng)化水平已經(jīng)成為了衡量各行業(yè)工業(yè)現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志?？刂评碚摰陌l(fā)展經(jīng)歷了智能控制理論、 現(xiàn)代控制理論與經(jīng)典控制理論三個(gè)階段。智能控制的典型實(shí)例有模糊全自動(dòng)洗衣機(jī)等等。自動(dòng)控制系統(tǒng)可分為閉環(huán)控制系統(tǒng)和開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)一般包括傳感器，變送器，控制器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)和輸入輸出接口?？刂破魍ㄟ^(guò)輸出接口和

51、執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出，然后加載到系統(tǒng)中來(lái)加以控制 ；控制系統(tǒng)的被控量由傳感器、變送器，通過(guò)輸入接口到控制器中。不同的控制系統(tǒng)，傳感器，變送器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是不一樣的。如在壓力控制系統(tǒng)中需要采用壓力傳感器。目前，PID控制和控制器或智能PID控制器（儀表）有很多，并且產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于工程，其中的PID 控制器的參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整是通過(guò)自校正、 自適應(yīng)或智能化調(diào)整算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　2.2.3 PID 算法中參數(shù)的整定

52、 </p><p>　　PID控制器中的參數(shù)整定將是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的核心內(nèi)容。PID 控制器的積分時(shí)間，比例系數(shù)及微分時(shí)間的大小時(shí)由被控對(duì)象的特性確定的。 </p><p>　　PID 控制器當(dāng)中參數(shù)整定的方法有很多，大概的可以說(shuō)成兩大類(lèi)：第一種為理論計(jì)算整定法。通過(guò)這種方法，是通過(guò)工程實(shí)踐獲得的其數(shù)據(jù)必須通過(guò)修改和調(diào)整才能使用。二是工程整定方法，此方法主要就是基于工程經(jīng)驗(yàn)直接在試驗(yàn)中得出

53、的，這種方法簡(jiǎn)單、 易于掌握，所以在實(shí)際應(yīng)用中是非常廣泛的。</p><p>　　以上說(shuō)的PID 控制器參數(shù)的工程整定法主要有以下幾種：臨界比例法、衰減法和反應(yīng)曲線(xiàn)法。這些方法各有其特點(diǎn)，但他們都有一個(gè)共同點(diǎn)，那就是要通過(guò)測(cè)試給出一個(gè)參數(shù)，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行對(duì)此參數(shù)的整定。不管用哪種方法來(lái)獲得控制器的工程參數(shù)，都需要在最后的完善和實(shí)際操作中做一定的調(diào)整。這幾種方法各有各的特點(diǎn)，但它們有個(gè)共同點(diǎn)就是都要通過(guò)試驗(yàn)得

54、出一參數(shù)，然后再根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行整定此參數(shù)。在工程整定法中無(wú)論用哪一種方法得到控制器的參數(shù)，在最后都需要實(shí)際運(yùn)行的調(diào)整與完善。目前通常采用的是臨界比例法。用這種方法去整定 PID 調(diào)節(jié)器的參數(shù)是實(shí)用而又方便的。其具體的步驟是： </p><p>　　1、等到系統(tǒng)穩(wěn)定之后，緩慢減小調(diào)節(jié)器的比例度δ（即 1/P），而且每次減小比例度δ之后，等到被調(diào)節(jié)量回到平衡狀態(tài)之后，再通過(guò)手動(dòng)加一個(gè)5%~15%的階躍擾動(dòng)，此時(shí)

55、觀(guān)察其被調(diào)量變化的過(guò)程。如果被調(diào)量是逐漸衰減的振蕩曲線(xiàn)，那么應(yīng)該繼續(xù)調(diào)節(jié)減小比例度δ，直至輸出響應(yīng)曲線(xiàn)的振蕩為等幅振蕩時(shí)為止。比例度也不能過(guò)小，如果比例度調(diào)節(jié)的太小了，則響應(yīng)曲線(xiàn)會(huì)出現(xiàn)發(fā)散振蕩的情況，此時(shí)應(yīng)該適當(dāng)?shù)脑龃蟊壤?，讓它變到等幅振蕩。圖 2-1 是臨界比例法的實(shí)驗(yàn)方塊圖。 </p><p>　　圖2-1

56、 </p><p>　　2、在圖 2-2 中，如果被調(diào)量在作等幅振蕩，那么這時(shí)的比例度δ即為臨界比例度，用δk 來(lái)表示，此時(shí)的振蕩周期就是相應(yīng)的臨界周期 Tk。根據(jù)這個(gè)情況，可以按照下表來(lái)確定 PID 調(diào)節(jié)器的δ、Ti 和 Td等三個(gè)參數(shù)。 </p><p><b>　　圖 2-2</b>

57、;</p><p>　　表一、用臨界比例度δk 整定 PID 調(diào)節(jié)器的參數(shù) </p><p>　　特別要指出的是，表格中的這些調(diào)節(jié)器的參數(shù)是一個(gè)初步大概的設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@些參數(shù)都是通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)而得到的結(jié)論。如果想要得到更加好的動(dòng)態(tài)過(guò)程，那么需要在表格中這些參數(shù)的基礎(chǔ)上適當(dāng)調(diào)整δ、Ti（或 Td）。</p><p>　　2.3 設(shè)備啟停設(shè)計(jì) &

58、lt;/p><p>　　選煤廠(chǎng)中幾個(gè)關(guān)鍵設(shè)備的啟動(dòng)和停車(chē)都要按照一定的順序進(jìn)行， 與此同時(shí)在設(shè)備啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中還需要實(shí)時(shí)監(jiān)控這些設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。這些設(shè)備的啟動(dòng)和停車(chē)都是通過(guò)西門(mén)子 PLC 控制實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)還需要在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中通過(guò)智能模塊得到設(shè)備的一些重要參數(shù)（比如功率，電流，轉(zhuǎn)速等），然后及時(shí)顯示在上位機(jī)中，并且在非正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警。根據(jù)太西選煤廠(chǎng)三分區(qū)的工藝流程圖（圖2-3）結(jié)合選煤廠(chǎng)逆煤流啟車(chē)、順煤流

59、停車(chē)的基本思路，制定啟停順序如下：</p><p><b>　　圖2-3</b></p><p>　　2.3.1 關(guān)鍵設(shè)備逆序啟動(dòng) </p><p>　　需要按一定順序啟動(dòng)的關(guān)鍵設(shè)備有，原煤給料，跳汰機(jī)，斗提機(jī)，精煤脫水篩，離心機(jī)，塊精煤分級(jí)篩，煤泥桶，一二級(jí)振動(dòng)弧形篩，離心脫水機(jī)。而且每個(gè)設(shè)備啟動(dòng)后延時(shí)五秒再啟動(dòng)下一個(gè)設(shè)備，其中的啟動(dòng)順序?yàn)椋?/p>

60、如圖 </p><p><b>　　圖 2-4</b></p><p>　　2.3.2 關(guān)鍵設(shè)備順序停車(chē) </p><p>　　需要按一定順序停止的關(guān)鍵設(shè)備有，原煤給料，跳汰機(jī)，斗提機(jī)，精煤脫水篩，離心機(jī)，塊精煤分級(jí)篩，煤泥桶，一二級(jí)振動(dòng)弧形篩，離心脫水機(jī)。而且每個(gè)設(shè)備停止后延時(shí)五秒再停止下一個(gè)設(shè)備，其中的停止順序?yàn)椋喝鐖D </p>

61、<p><b>　　圖 2-5</b></p><p>　　2.3.3 關(guān)鍵設(shè)備緊急停車(chē) </p><p>　　關(guān)鍵設(shè)備在除了正常的啟停車(chē)之外，有時(shí)在一些突發(fā)情況下需要緊急停車(chē)，所以每一臺(tái)關(guān)鍵設(shè)備上都必須有一個(gè)按鈕用來(lái)緊急停車(chē)，同時(shí)在監(jiān)控界面中也必須要有一個(gè)緊急停車(chē)的按鈕以備某些突發(fā)情況使用。</p><p>　　2.4 跳汰選煤

62、過(guò)程的控制設(shè)計(jì)</p><p>　　跳汰選煤的過(guò)程主要可以概括為兩部分 ：第一是物料的分層；第二是產(chǎn)品的分離。分層過(guò)程受操作制度和原煤性質(zhì)隨機(jī)變化等因素的直接影響, 它是分離結(jié)果好壞的前提; 分離過(guò)程即排料過(guò)程, 它直接受床層分布好壞、排料方式的合理性、控制系統(tǒng)的精確程度以及重物料層厚度檢測(cè)的準(zhǔn)確度等因素的影響, 排料的準(zhǔn)確性和適度性對(duì)分層過(guò)程的改善也有著明顯的作用。準(zhǔn)確的排料控制系統(tǒng)以及良好的排料裝置能給原煤的

63、分層以反作用，排料的控制精度直接影響到跳汰分選的產(chǎn)品質(zhì)量、精度和分選效率。相反，準(zhǔn)確排料的前提就是物料要分層清楚。而對(duì)于本設(shè)計(jì)研究對(duì)象中的篩側(cè)空氣室跳汰機(jī)來(lái)說(shuō)使物料實(shí)現(xiàn)分層的設(shè)備就是跳汰機(jī)的電磁風(fēng)閥，它的進(jìn)氣期和排氣期直接決定著物料的分層效果；而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品分離的裝置則為排料控制系統(tǒng)，也就是床層厚度控制系統(tǒng)，所以以下的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)這兩部分的控制設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.4.1 跳汰機(jī)排料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)<

64、/p><p>　?。?）排料控制系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　跳汰機(jī)的排料控制系統(tǒng)所要達(dá)到的一個(gè)目的是：通過(guò)對(duì)排料量大小的控制，來(lái)保持床層厚度的穩(wěn)定。其控制原理是：首先用浮標(biāo)檢測(cè)出床層的厚度，再將檢測(cè)出的信號(hào)送到控制器中，而控制器依據(jù)實(shí)際反饋的床層厚度或者已給定的床層厚度，用控制算法算出其控制量，然后將其控制量信號(hào)輸送到排料閘板( 被控對(duì)象)來(lái)控制排料量的大小，使得床層厚度保持相對(duì)的穩(wěn)定

65、。本次設(shè)計(jì)采用了參數(shù)自適應(yīng)模糊 PID 控制，這種控制方法的控制數(shù)是系統(tǒng)自己根據(jù)實(shí)際情況整定的，不需要人員自己去設(shè)定，其原理是：通過(guò)在線(xiàn)測(cè)灰儀檢測(cè)出現(xiàn)場(chǎng)的灰分，根據(jù)檢測(cè)出的灰分偏差信號(hào) e 和灰分偏差率信號(hào)ec，然后利用模糊規(guī)則，對(duì) PID 的 KP、 KI 和 KD 3 個(gè)參數(shù)進(jìn)行在線(xiàn)自整定，從而達(dá)到按規(guī)定的灰分要求而生產(chǎn)的目的。參數(shù)自整定模糊 PID 控制器結(jié)構(gòu)如圖2-5所示．</p><p>　　圖2-6

66、PID控制系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　本控制系統(tǒng)的控制策略是：先由灰分儀測(cè)得精煤產(chǎn)品的灰分，然后將其信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)與設(shè)定的灰分?jǐn)?shù)字信號(hào)相比較，產(chǎn)生灰分偏差信號(hào) e，再計(jì)算出 de /dt，即算出灰分偏差率信號(hào) ec；則產(chǎn)生的灰分偏差信號(hào) e 和灰分偏差率信號(hào) ec 就是參數(shù)自整定模糊 PID 控制器輸入量。然后用量化因子將基本論域變換到模糊論域得到 E 和 Ec，再通過(guò)模

67、糊控制表得出控制量 U；經(jīng)過(guò)比例因子 Kd 得出實(shí)際的床層希望值與浮標(biāo)得到的床層信號(hào)進(jìn)行比較后，傳送給 PLC，再由 PLC 發(fā)出控制信號(hào)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)閘閥的高度，從而控制跳汰機(jī)的排料過(guò)程，跳汰機(jī)排料裝置控制系統(tǒng)工作原理圖如圖2-6所示：</p><p>　　圖2-7 跳汰機(jī)排料裝置控制系統(tǒng)工作原理 </p><p>　?。?）控制系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)</p><

68、;p>　　跳汰機(jī)排料裝置控制系統(tǒng)的硬件組成包括: 控制器(PLC 系統(tǒng))、執(zhí)行器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、檢測(cè)裝置(浮標(biāo)及測(cè)灰儀)．</p><p>　　跳汰機(jī)排料裝置控制系統(tǒng)的軟件流程圖如圖2-7所示．軟件流程是：首先對(duì)其進(jìn)行初始化，然后進(jìn)行信號(hào)采樣，選取灰分偏差信號(hào) e 和灰分偏差率信號(hào) ec 作為參數(shù)自整定模糊 PID 控制器的輸入量。</p><p>　　圖2-8 軟件流程圖</p&

69、gt;<p>　　2.4.2跳汰機(jī)電磁風(fēng)閥控制的設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）跳汰機(jī)電磁風(fēng)閥的概述</p><p>　　跳汰機(jī)主要需控制的裝置是電磁風(fēng)閥裝置, 電磁風(fēng)閥運(yùn)行狀況是否良好對(duì)選煤廠(chǎng)的生產(chǎn)效益及正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。通過(guò)電磁風(fēng)閥的通、 斷狀態(tài)使高壓空氣( 0.4~ 0.6MPa) 按照編寫(xiě)好的程序向進(jìn)氣閥氣缸、 排氣閥氣缸和活塞的上下兩部分交替進(jìn)氣和排氣。

70、風(fēng)閥蓋板是由活塞帶動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉的, 由風(fēng)閥蓋板的啟閉可以實(shí)現(xiàn)低壓空氣( 0.035~ 0.05 MPa) 按一定的周期地進(jìn)入篩下空氣室, 這樣在空氣室內(nèi)能形成脈動(dòng)壓力，此脈動(dòng)壓力可以周期性的壓篩下水，使篩下水在跳汰室內(nèi)形成脈動(dòng)水流, 從而完成跳汰過(guò)程。 電磁風(fēng)閥的工作特性直接影響著跳汰機(jī)中水流的脈動(dòng)過(guò)程, 從而也就影響著跳汰機(jī)的工作效率與特性。以前跳汰機(jī)電磁風(fēng)閥是用單片機(jī)控制的，存在可靠性低、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、 維修不便等缺點(diǎn)。 而用可編程控

71、制器來(lái)控制電磁風(fēng)閥就可以大大提高各控制性能。</p><p>　　圖 2-9 電磁風(fēng)閥工作系統(tǒng)示意圖</p><p>　　1.排氣電磁風(fēng)閥 2. 排氣閥 3. 排氣口 4.排氣管 5. 進(jìn)氣閥 6. 進(jìn)氣口 </p><p>　　7.數(shù)控裝置 8 . 進(jìn)氣電磁風(fēng)閥 9. 濾氣閥 10. 調(diào)壓閥 11 . 油霧器</p><

72、p>　　（2）跳汰機(jī)常見(jiàn)故障的原因分析</p><p>　　空氣室的進(jìn)排氣量不平衡是造成跳汰機(jī)出現(xiàn)故障的最直接的原因。當(dāng)空氣室中進(jìn)氣量大于排氣量時(shí), 空氣室下沿就會(huì)溢出氣體, 此氣體上升到篩板然后穿過(guò)物料層在水面上形成大量的氣泡, 會(huì)沖亂已經(jīng)成形了的的床層, 將此稱(chēng)為“ 翻花” 現(xiàn)象; 相反, 當(dāng)空氣室中進(jìn)氣量小于排氣量時(shí), 空氣室中水位就會(huì)不斷上移，脈動(dòng)水流的振幅也會(huì)減小，水位直到空氣室的頂端或脈動(dòng)水流振

73、幅為零時(shí), 篩板上的物料就會(huì)失去篩選動(dòng)力, 這種現(xiàn)象稱(chēng)為“ 偏振”現(xiàn)象。跳汰機(jī)在工作的過(guò)程中, 由于床層厚度，工作風(fēng)壓和跳汰參數(shù)(可以看成是風(fēng)閥的參數(shù)) 的變化, 就會(huì)產(chǎn)生上述異?，F(xiàn)象。</p><p>　　其實(shí)風(fēng)閥的進(jìn)氣期和排氣期的調(diào)整效果還跟空氣室水位的變化具有一定制衡作用。假如進(jìn)氣期等于排氣期等于某一值時(shí), 篩下水就會(huì)按一定的振幅脈動(dòng)，空氣室中的水位也會(huì)在高水位 G 和低水位 D 之間穩(wěn)定的振蕩。</

74、p><p>　　如果增加進(jìn)氣期, 空氣室中的高水位G和低水位D都會(huì)降低，即水位將會(huì)在偏下的兩點(diǎn)間穩(wěn)定振蕩,當(dāng)進(jìn)氣期增加到一定程度時(shí), 就會(huì)產(chǎn)生“ 翻花” 現(xiàn)象；假設(shè)空氣室的高度足夠高, 水位到最低點(diǎn)時(shí)具有的反水壓能足夠平衡工作風(fēng)壓, 那么進(jìn)氣期無(wú)論怎么增加, 都不會(huì)產(chǎn)生“ 翻花”現(xiàn)象。同樣，如果增加排氣期, 空氣室中的高水位G和低水位D都會(huì)增高，即水位將會(huì)在偏上的兩點(diǎn)間穩(wěn)定振蕩, 當(dāng)排氣期增加到一定程度時(shí), 就會(huì)產(chǎn)生

75、“ 偏振” 現(xiàn)象；假設(shè)空氣室為篩側(cè)式的, 高水位時(shí)大氣壓等于空氣室內(nèi)的壓力, 那么排氣期無(wú)論怎么增加, 都不會(huì)產(chǎn)生“ 偏振”現(xiàn)象。</p><p>　　從上面的分析可以看出, 當(dāng)空氣室具有一定高度的頂端和底端時(shí), 不論怎么調(diào)整進(jìn)、 排氣期都不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。但是, 增加空氣室高度就會(huì)增加機(jī)體的重量, 而且又會(huì)返回到篩側(cè)式跳汰機(jī)時(shí)代, 這種代價(jià)是不可接受的。因此，如果要保證跳汰機(jī)床層一直處于正常起振的狀態(tài)，就必須得控制

76、空氣室中水位的變化。</p><p>　　圖2-10 篩側(cè)式空氣室跳汰機(jī)基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　1—機(jī)體 2—風(fēng)閥 3—溢流堰 4—自動(dòng)排料裝置</p><p>　　5—排料輪 6—篩板 7—排中煤道 8—分隔板</p><p>　?。?）跳汰機(jī)電磁風(fēng)閥的控制策略</p><p>　　

77、如果要想達(dá)到預(yù)期的控制目標(biāo), 需要安裝一臺(tái)水位傳感器在空氣室內(nèi), 同時(shí)每個(gè)分選室內(nèi)的篩板上還需要安裝一個(gè)床層料位傳感器, 根據(jù)空氣室內(nèi)脈動(dòng)水流在高水位G和低水位D之間振蕩的要求和對(duì)跳汰室內(nèi)物料振幅的要求, 電磁風(fēng)閥將會(huì)自動(dòng)調(diào)整空氣室的膨脹期、進(jìn)氣期、排氣期以及跳汰周期。 此控制過(guò)程對(duì)傳感器的要求比較高，它不但要有足夠高的精度和較快的跟蹤速度，而且還需要防塵防水，以及對(duì)壽命和可靠性也有一定的要求, 在安裝和固定傳感器時(shí)，對(duì)固定傳感器的機(jī)械

78、部分同樣也要適應(yīng)傳感器的性能。由于篩板上需要安裝的床層料位傳感器的機(jī)械安裝機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，而且還比較昂貴, 所以這里考慮的簡(jiǎn)便一些,就只安裝水位傳感器，做一個(gè)較為簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng), 也能保證控制系統(tǒng)的可靠性(圖 2-7) 。具體的控制過(guò)程為:在每一個(gè)周期的跳汰過(guò)程中，安裝在空氣室側(cè)邊的水位傳感器不斷的檢測(cè)空氣室中水位的變化, 而且在每一個(gè)跳汰周期結(jié)束時(shí), 控制器采集并存儲(chǔ)一個(gè)最低水位信號(hào)值 D和一個(gè)最高水位信號(hào)值G , 當(dāng) G 與 D 的差

79、( 篩下水的脈動(dòng)振幅) 大于原來(lái)設(shè)定的水位振幅值和死區(qū)的和時(shí), 應(yīng)該自動(dòng)減小進(jìn)氣期的值H 和排氣期的值L， 使得檢測(cè)到的</p><p>　　圖 2-11　水位傳感器安裝示意圖</p><p>　　除了控制以上所述空氣室水位的振幅之外，為了避免由于產(chǎn)生“翻花”或“偏振”現(xiàn)象而攪亂已經(jīng)形成的床層或使其很難形成良好床層的情況，還必須要控制水位在空氣室的上限和下限之內(nèi)波動(dòng)。此控制過(guò)程與上面的類(lèi)似

80、：當(dāng)高水位G 大于所設(shè)定的上限時(shí), 就應(yīng)自動(dòng)逐漸增加進(jìn)氣期的值H，減小排氣期的值L, 使得振蕩中心下移即振蕩整體下移的同時(shí)保持水位的振幅不變。 反之, 當(dāng)?shù)退籇小于所設(shè)定的下限時(shí),就應(yīng)自動(dòng)逐漸減小進(jìn)氣期的值H ,增大排氣期的值L, 使得振蕩中心上移即振蕩整體上移的同時(shí)保持水位的振幅不變。</p><p>　　由于受到工作風(fēng)壓力，物料床層厚度以及進(jìn)排氣兩閥門(mén)的最大開(kāi)度的影響，不是可以無(wú)限增大或減小進(jìn)氣期的值H 和

81、排氣期的值L的，在各種因素可以允許的波動(dòng)范圍內(nèi),水位振幅不變的情況下, H 和L 的值通常為 0. 15～0. 50s。</p><p>　　影響膨脹期長(zhǎng)短的因素主要有跳汰機(jī)篩上重物料在水中的沉降速度和重物料的振幅。也就是說(shuō): 形狀圓滑的物料顆粒越大、密度越大、沉降速度越快, 如果其振幅越小, 那么需要的膨脹期也就越短; 形狀不規(guī)則的物料顆粒越小、密度越小、 沉降速度越慢, 如果其振幅越大, 那么需要的膨脹期也就

82、越長(zhǎng)。由于物料在膨脹初期由上升的狀態(tài)轉(zhuǎn)變成沉降的狀態(tài)需要一個(gè)過(guò)渡的時(shí)間,而且物料的振幅比水位的振幅要小，正負(fù)兩方面的因素可以基本抵消, 所以直接由設(shè)定的水位振幅, 近似可以計(jì)算出各空氣室的膨脹期:</p><p>　　P*= (S*·h·kb) /vc= k·S*</p><p>　　式中:P*——膨脹期的計(jì)算值(s) 。計(jì)算結(jié)果通常在 0. 20～0. 60

83、 之間;</p><p>　　S*——水位振幅設(shè)定值(%)。設(shè)定范圍20%～70%;</p><p>　　h——水位傳感器標(biāo)定長(zhǎng)度(m)。如 0. 6、 0. 8等;</p><p>　　kb——空氣室水平截面與該室篩面之比。通常為 0. 5 左右;</p><p>　　vc——該段重物料的平均沉降速度(m/s) 。矸石為 0. 3～0. 4

84、, 中煤為 0. 2～0. 3;</p><p>　　k——綜合沉降常數(shù)。當(dāng) h= 0. 6m, 　vc=0. 3m/s, kb= 0. 5時(shí), k= 1。</p><p>　　由上面的式子可看出, 設(shè)定的振幅與膨脹期的大小是成正比的。如果設(shè)定的振幅大小被調(diào)整了, 則膨脹期的值也會(huì)被自動(dòng)地改變。另外排氣閥的關(guān)閉動(dòng)作會(huì)有一個(gè)過(guò)渡時(shí)間，壓縮期的值應(yīng)該略大于此過(guò)渡時(shí)間。一般壓縮期在 0. 1～0

85、. 15s之間選取。根據(jù)上述的計(jì)算方法, 風(fēng)閥自動(dòng)控制裝置分別計(jì)算每一個(gè)空氣室的進(jìn)氣期、排氣期、 膨脹期及壓縮期, 然后相加得到幾個(gè)不同的跳汰計(jì)算周期, 選取當(dāng)中的最大值,此最大值即為各室共同的候選跳汰周期, 將原有的跳汰周期與此候選跳汰周期進(jìn)行比較, 如果它們的差值在死區(qū)范圍之內(nèi), 則保留原來(lái)的跳汰周期; 如果它們的差值在死區(qū)范圍之外, 則使用此候選跳汰周期。一般各室內(nèi)壓縮期的值應(yīng)該相同并且保持同步, 跳汰周期中多余的時(shí)間應(yīng)歸到膨脹期

86、中。</p><p>　　需要注意的是: 為了減小紊流對(duì)床層的破壞作用，各分選室間的床層應(yīng)該保持同步,即要合理調(diào)整風(fēng)閥行程使跳汰機(jī)的風(fēng)閥動(dòng)作保持整齊。另外為了提高整機(jī)的分選效率，各相鄰的分選室內(nèi)的跳汰振幅應(yīng)該接近, 相位也應(yīng)同步。圖2-8為設(shè)計(jì)的風(fēng)閥控制程序框圖。</p><p>　　當(dāng)空氣室的進(jìn)氣期已經(jīng)調(diào)到了最大值, 同時(shí)排氣期已調(diào)到最小值,而且空氣室的高水位G超過(guò)了上限, 即:H=0

87、. 50s,L= 0. 15s, G> 95%時(shí)，應(yīng)該產(chǎn)生上限報(bào)警。此種故障的直接原因有:工作風(fēng)壓消失、排氣缸常開(kāi)、進(jìn)氣缸常閉等。 </p><p>　　當(dāng)空氣室的進(jìn)氣期已經(jīng)調(diào)到最小值, 同時(shí)排氣期已調(diào)到最大值, 而且空氣室的高水位G比下限低, 即: H=0. 15s, L= 0. 50s, G< 5% 時(shí)，應(yīng)該產(chǎn)生下限報(bào)警。此種故障的直接原因有: 控制風(fēng)壓消失、排氣缸常閉、進(jìn)氣缸常開(kāi)等

88、。</p><p>　　當(dāng)空氣室的進(jìn)氣期和排氣期都已經(jīng)調(diào)到最大,而且空氣室的水位振幅小于下限，即:H= L= 0. 50s, G- D< 20%時(shí) 應(yīng)該產(chǎn)生振幅下限報(bào)警。此種故障的直接原因有: 控制風(fēng)壓消失、工作風(fēng)壓消失等。</p><p>　　圖2-12 風(fēng)閥控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　2.5 PLC模塊選型</p><p>

89、　　2.5.1 CPU模塊</p><p><b>　　品牌：西門(mén)子</b></p><p>　　名稱(chēng)：西門(mén)子 CPU 314</p><p>　　型號(hào)：6ES7 314-1AE01-0AB0 </p><p><b>　　圖2-13</b></p><p><b&g

90、t;　　產(chǎn)品簡(jiǎn)介：</b></p><p>　　CPU314 西門(mén)子CPU314 西門(mén)子S7-300CPU314 SIMATIC S7-300，帶有 MPI 接口，CPU 314 CPU 集成的 24V 直流電源，128 KBYTE 工作內(nèi)存。</p><p>　　2.5.2 電源模塊選型</p><p>　　品牌：SIEMENS-西門(mén)子 </p&

91、gt;<p>　　名稱(chēng)：PS 307 5A </p><p>　　型號(hào)：6ES7307-1EA00-0AA0 </p><p><b>　　圖2-14</b></p><p><b>　　產(chǎn)品簡(jiǎn)介： </b></p><p>　　6ES7307-1EA00-0AA0 西門(mén)子電源單元為

92、S7-300/ET 200M 提供電源，將 120/230 伏交流電壓轉(zhuǎn)變到所需要的 24 伏直流工作電壓輸出電流 2 安、5 安或 10 安。 S7-300 需要 24 伏直流電源。</p><p>　　2.5.3 數(shù)字量輸入模塊</p><p>　　品牌：SIEMENS-西門(mén)子 </p><p>　　名稱(chēng)：西門(mén)子 6ES7321-1BH10-0AA0 </

93、p><p>　　型號(hào)：6ES7321-1BH10-0AA0 </p><p><b>　　圖 2-15</b></p><p><b>　　產(chǎn)品簡(jiǎn)介： </b></p><p>　　6ES7321-1BH10-0AA0SIMATIC S7-300，數(shù)字量輸入 M 321，電隔離，16DI，24V DC，

94、20 針，0.05 MS 輸入延時(shí)。 </p><p>　　2.5.4 數(shù)字量輸出模塊 </p><p>　　品牌：SIEMENS-西門(mén)子 </p><p>　　名稱(chēng)：西門(mén)子 6ES7322-8BH01-0AB0 </p><p>　　型號(hào)：6ES7322-8BH01-0AB0 </p><p><b>　　

95、圖 2-16</b></p><p><b>　　產(chǎn)品簡(jiǎn)介： </b></p><p>　　6ES7322-8BH01-0AB0 SM322,數(shù)字量輸出模塊，8 點(diǎn)，24VDC，0.5A，晶體管輸出，光電隔離，診斷功能，冗余功能。</p><p>　　2.6 智能模塊選型</p><p>　　2.6.1 模擬

96、量輸入模塊 </p><p>　　模塊名稱(chēng)：集智達(dá) R-8017SV </p><p><b>　　數(shù)量：3 只 </b></p><p><b>　　主要特點(diǎn)： </b></p><p><b>　　分辨率：16 位 </b></p><p>　　電

97、壓輸入范圍：±5V </p><p>　　通道數(shù)：6 路差動(dòng)/2 路單端或 8 路差動(dòng)（跳線(xiàn)選擇） </p><p>　　采樣頻率：10Hz </p><p><b>　　圖2-17</b></p><p>　　2.6.2 模擬量輸出模塊</p><p>　　模塊名稱(chēng)：集智達(dá) R-80

98、24 </p><p><b>　　數(shù)量：3 只 </b></p><p><b>　　主要特點(diǎn)：</b></p><p><b>　　分辨率：14 位 </b></p><p>　　電流輸出：0～20mA、4～20mA </p><p>　　電壓輸出：

99、0～5V、0～10V、±10V </p><p>　　分辨率: 14bit </p><p><b>　　輸出斜率可編程 </b></p><p>　　帶 ModBus通訊協(xié)議 </p><p>　　D/A 通道需外配電源供電 </p><p><b>　　圖2-18</

100、b></p><p>　　2.7 傳感器選型 </p><p>　　2.7.1 浮標(biāo)傳感器 </p><p>　　名稱(chēng)：無(wú)錫南長(zhǎng)區(qū)談渡傳感器 </p><p>　　輸出：4~ 20mA;</p><p><b>　　電壓：220V; </b></p><p><

101、b>　　量程：200 mm</b></p><p><b>　　圖2-19</b></p><p>　　2.7.2 在線(xiàn)測(cè)灰儀</p><p>　　型號(hào)：ZZ—89A 型測(cè)灰儀</p><p>　　特點(diǎn)：在線(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量輸運(yùn)帶上的精煤、 原煤等的灰分, 采樣量大, 測(cè)量準(zhǔn)確, 提供兩路 4~ 20 mA 電

102、流輸出灰分信息。</p><p><b>　　圖2-20</b></p><p>　　2.7.3水位傳感器</p><p>　　名稱(chēng)：佛山水位測(cè)檢儀器，投入式水位傳感器</p><p><b>　　數(shù)量：5個(gè)</b></p><p><b>　　圖2-21</

103、b></p><p>　　產(chǎn)品主要參數(shù)： 被測(cè)介質(zhì)： 液體（弱腐蝕性） 壓力類(lèi)型： 表壓 量 程： 0～0.1M～1M～3M～5M～10M～20M～50M～100M～200M～500M （水位高/深度,最小量程為0.1米） 輸 出：4～20mA（二線(xiàn)制）、0～5VDC、0～10VDC、0.5～4.5VDC（三線(xiàn)制） 綜合精度： ±0.25%FS、±0.5%FS

104、 供 電： 24V Dc（15～30VDC） 絕緣電阻： ≥1000 MΩ/100VDC 負(fù)載電阻: 電流輸出型：最大800Ω</p><p><b>　　2.9本章小結(jié)</b></p><p>　　在本章中，主要介紹了控制系統(tǒng)的基本概念，在清楚了這些基本概念的基礎(chǔ)上做了選煤廠(chǎng)設(shè)備的順序啟停設(shè)計(jì)，以及給出了關(guān)鍵流程的的控制策略；最后對(duì)設(shè)計(jì)中所用到的設(shè)備儀表進(jìn)行

105、了選型，在本章中寫(xiě)出的所有控制策略以及選型都是下文設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)。</p><p>　　3 選煤關(guān)鍵流程軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 組態(tài)軟件 </b></p><p>　　組態(tài)軟件又稱(chēng)為監(jiān)控組態(tài)軟件，它具有非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，可以應(yīng)用于給水系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、化工、石油等領(lǐng)域的監(jiān)視控制、數(shù)據(jù)采集以及過(guò)程控制等。</p>

106、<p>　　3.1.1 組態(tài)軟件背景 </p><p>　　我們可以與硬件的生產(chǎn)組裝對(duì)照著理解軟件的組態(tài)。假如要組裝一臺(tái)電腦，那么事先需要選取電源、主板、CPU、機(jī)箱、顯示器、光驅(qū)、硬盤(pán)等部件的型號(hào)，然后再用這些選好的部件組裝成可運(yùn)行的或者自己需要的電腦，同樣，軟件的組態(tài)也是從軟件的選型到組態(tài)的一個(gè)過(guò)程，相比與硬件的組裝，它有一個(gè)好處就是軟件的組態(tài)能發(fā)揮的空間比硬件的組裝大，因?yàn)檐浖锌蛇x用的“部件”

107、要比硬件中多，而且由于軟件的各種規(guī)格都可以通過(guò)內(nèi)部屬性來(lái)改變，所以軟件中每個(gè) “部件”的使用都很靈活。 </p><p>　　早在組態(tài)的概念出現(xiàn)之前，如果想要實(shí)現(xiàn)某一任務(wù)，都需要通過(guò)編寫(xiě)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是編寫(xiě)程序不但周期長(zhǎng)、工作量大，而且很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，使得工期不能保證。過(guò)去需要幾個(gè)月的編程才能完成的工作量，用組態(tài)軟件只需幾天就能完成。 </p><p>　　3.1.2 組態(tài)軟件特點(diǎn) &

108、lt;/p><p>　　隨著人們對(duì)工業(yè)自動(dòng)化水平的要求不斷提高的過(guò)程中，工業(yè)領(lǐng)域也在廣泛的應(yīng)用計(jì)算機(jī)，傳統(tǒng)的工業(yè)上的控制軟件已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足各工業(yè)用戶(hù)的需求，因?yàn)樵谲浖_(kāi)發(fā)過(guò)程中，一旦工業(yè)過(guò)程中的被控對(duì)象有所變動(dòng)，那么控制系統(tǒng)的源程序也必須得修改，這對(duì)傳統(tǒng)的控制軟件來(lái)說(shuō)其工作量是很大的，而且在修改控制軟件的源程序時(shí)，如果因?yàn)楣ぷ鞯淖儎?dòng)原來(lái)的編程人員已經(jīng)離去，那么讓新手或者其他人員來(lái)修改源程序更是難上加難；而對(duì)于已經(jīng)開(kāi)發(fā)成

109、功的控制軟件來(lái)說(shuō)，由于每個(gè)工業(yè)過(guò)程中的控制對(duì)象不一樣而使得軟件的重復(fù)使用率都很低，從而使得開(kāi)發(fā)軟件的代價(jià)是巨大的，當(dāng)然價(jià)格也是非常昂貴的；這就需要開(kāi)發(fā)出種類(lèi)更為繁多，功能更強(qiáng)大的過(guò)程監(jiān)控裝置和控制設(shè)備來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。為了解決上述工程實(shí)際中的各種問(wèn)題，逐漸的就出現(xiàn)了通用工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件，傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件所存在的問(wèn)題它基本都能解決，使得對(duì)不同的控制目的和控制對(duì)象都能任意組態(tài)，最終達(dá)到了方便而又高效的自動(dòng)化控制目的。</p>

110、<p>　　3.1.3 組態(tài)軟件的功能 </p><p>　　① 豐富的功能模塊。 </p><p>　　為了滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)需求和監(jiān)控的要求，具有豐富的函數(shù)庫(kù)和軟件配置，使用這些功能的軟件模塊，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)報(bào)告，實(shí)時(shí)曲線(xiàn)，歷史曲線(xiàn)和產(chǎn)生報(bào)警功能，使得人機(jī)界面更為完善和直觀(guān)，且便于操作。 </p><p>　?、?強(qiáng)大的界面組態(tài)功能。 </p

111、><p>　　一般工業(yè)控制的組態(tài)軟件基本都是在 Windows 環(huán)境下運(yùn)行的，而 Windows 具有完善而又美觀(guān)的圖形界面功能，充分利用此特點(diǎn)，可以直接進(jìn)行軟件的開(kāi)發(fā)，比較節(jié)省時(shí)間。此外組態(tài)軟件還具有各種工況下圖庫(kù)和較豐富的圖形控仵。而且用戶(hù)還可以根據(jù)自己的需要利用軟件中提供的作圖工具來(lái)繪制出自己的工業(yè)界面，而且還可以根據(jù)自己的意愿利用豐富的動(dòng)畫(huà)連接來(lái)任意編輯，這樣不但設(shè)計(jì)出的界面直觀(guān)生動(dòng)，而且更重要的是開(kāi)發(fā)人員不

112、需要再付出那么多的精力來(lái)設(shè)計(jì)界面，這樣就可以將更多的精力放到其它的設(shè)計(jì)中。</p><p>　?、?良好的開(kāi)放性。 </p><p>　　開(kāi)放性指的是組態(tài)軟件可以支持多種硬件設(shè)備，可以連接各種通訊協(xié)議。衡量組態(tài)軟件好壞的一個(gè)重要指標(biāo)是開(kāi)放性。另外組態(tài)軟件向上要能實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控人員的通信，向下要能實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)采集設(shè)備的通信，即需要實(shí)現(xiàn)下位機(jī)與上位機(jī)的雙向通信。 </p><p

113、><b>　?、?強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)。</b></p><p>　　為了存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)，組態(tài)軟件都具有實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)庫(kù)，這也是它與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)，如模擬量、字符型、離散量等。 </p><p>　?、?可編程的命令語(yǔ)言。</p><p>　　組態(tài)軟件具有可編程的命令語(yǔ)言，使用戶(hù)可以根據(jù)自己的需要編寫(xiě)自己的程序，使之具有更加強(qiáng)大的圖形界面。