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1、-望峰岗180万吨选煤厂集控系统初步设计说明书-第 32 页本科毕业设计说明书淮南矿业集团望峰岗180万吨选煤厂集控系统初步设计THE PRELIMINRAY DESING FOR WANGFENGGANG 180 MILLION TONS COAL PREPARATION PIANT CENTRALIZED CONTROL SYSTEM学院（部）： 材料科学与工程学院 专业班级： 矿加11- 2班 学生姓名： xxx 指导教师： 吕文豹 助工 王淮南 高工2015年5月 27日安 徽 理 工 大 学毕业设计任务书专业、班级 矿物11-2 姓名 xxx 日期 2015.03.23 1 设计题目
2、 淮南矿业业集团望峰岗180万吨选煤厂集中控制系统初步设计重点设计 集中控制 2 设计原始资料：淮南矿业集团望峰岗180万吨选煤厂主厂房设计3 设计文件： 说 明 书 1份 图 纸 17张4. 设计任务下达日期：03.235. 设计完成日期：05.276. 设计各章节答疑人： 部分 部分 部分 部分 部分 部分 7. 指导教师 8. 教研室负责人 9. 系负责人 淮南矿业集团望峰岗180万吨选煤厂集控系统初步设计摘要本次设计是以淮南矿业集团望峰岗选煤厂为设计对象，按照现代化的选煤厂集中控制的理念将望峰岗选煤厂的控制方式设计为以plc为控制基础的集中控制方式。采用高度的智能化，网络化，信息化的设
3、计思想，将望峰岗选煤厂设计成一座自动化程度高，操作方便，维护简单，生产成本低的现代化选煤厂。第一：分析了我国当前的煤炭形势，煤炭的市场前景，以及对我国选煤事业发展的概述。第二：联系望峰岗选煤厂的实际情况，对他的生产工艺及流程做一定的并简单的介绍设计的理论依据。第三：分步骤具体介绍本次设计的步骤，方法，以及设计思想。第四：进行设计总结，对于设计中存在的缺陷不足之处进行相应方面知识的学习。关键词：望峰岗，plc，选煤厂，自动化，集中控制THE PRELIMINRAY DESING FOR WANGFENGGANG 180 MILLION TONS COAL PREPARATION PIANT CE
4、NTRALIZED CONTROL SYSTEMABSTRACTThis design is in Huainan Mining Group at Wangfenggang coal cleaning plant as the design object, according to the modernization of coal preparation plant centralized control concept will be looking to selected control mode of coal preparation plant design for PLC base
5、d control of Wangfenggang centralized control mode. The highly intelligent, networking, information design and will be looking to Wangfenggang coal preparation plant design into a high degree of automation, convenient operation, easy maintenance, low production cost of modernized coal preparation pl
6、ant.First: the analysis of the current coal situation in China, the coal market prospects, as well as the overview of the development of coal preparation in China.The second: contact at Wangfenggang Coal Preparation Plant of the actual situation, do some simple and introduce the design of the theore
7、tical basis of his production technology and process.Third: the steps of this design, the method, and the design idea of this design are introduced in detail.Fourth: the design summary, for the design defects in the inadequacies of the corresponding knowledge of learning.KEYWARDS: wangfenggang, plc,
8、 coal preparation plant , automation, centralized control目录摘要I1 绪论11.1简述什么是工业生产自动化21.2选煤厂自动化基本内容31.3我国现代煤炭资源的状况31.4煤炭洗选的意义41.5课题研究的内容51.6经济分析与环保52淮南矿业集团望峰岗选煤厂简介62.1望峰岗选煤厂简介62.2工艺流程的主要特点73现场控制系统概述73.1选煤厂集中控制系统的实现目标83.2 选煤厂生产工艺系统对集中控制系统的要求93.3 选煤厂集中控制系统的设计步骤93.4 可编程控制器（PLC）103.4.1可编程控制器（PLC）的概述103.4.2
9、可编程序控制器（PLC）的主要特点103.4.3 可编程序控制器的循环扫描工作方式113.4.4 PLC的I/O滞后现象123.5现场控制系统设计133.5.1集控系统基本配置方案133.5.2二次回路的控制133.5.3主厂房一楼一分站213.5.6本地I/O站233.5.7可编程序控制器硬件系统配置图253.5.8可编程序控制器的配置图283.5.9接线图314.编程324.1 PLC的配置324.2重选启车程序编写234.3重选停车程序编写355.生产监控系统设计365.1 iFIX概述365.2 iFIX设置385.3工艺流程图的绘制436.选煤厂集控系统对环境的保护447.选煤厂集控
10、系统经济技术分析448.结论45参考文献46附录47致谢641 绪论1.1 简述什么是工业生产自动化所谓的工业生产自动化就是在工业生产活动中广泛的 采用各种自动检测、自动控制、自动调整设备的装置，对需要控制的生产过程进行一系列自动测量、计算、检验、监视控制、等，用以代替人工来操纵机器和设备。自动化就是生产机械化程度更高的阶段，更是现代化工业技术发展的基本方向。按照其发展的阶段可分为三个阶段：半自动化过程，就是一部分采用人工操作，另部分采用自动化控制的设备进行生产；全盘自动化，又称自动化生产线。这个阶段已经达到全部生产过程的自动化控制；综合自动化，是全盘自动化的提升，生产从原料进厂参与生产过程直
11、到变成产品运输出厂，包括的工序有加工、包装、打码等的自动化，它是企业自动化生产管理的主体内容。工业生产实现自动化可以有效的降低工人工作劳动强度，减少现场的工人数量，由于是机器操作，整个生产过程连续，产品质量均匀稳定，劳动生产效率高；其缺点是，较高的投资费用，高耗能，生产产品单一，工艺灵活性低，对操作人员的要求较高，工人的文化技术也有相应的提高要求。自动化过程一般情况下用于产品结构单一，水平较先进、工艺持续稳定、产量高、对劳动力要求高，以及生产存在过程存在危险性的生产过程。工业生产自动化的必要性 自改革开放到现在，我国的工业生产经历了由最原始的密集人力劳动向半自动、全自动机械化设备生产的转型。但
12、是，密集人力劳动的生产方式依旧是我国工业生产的主流方式。随着国家的发展以及人们对高生活品质的追求，以密集人力劳动为基础的生产企业，将会因为劳动力成本上升带来的巨额生产成本和人员的频繁流动性而难以为继。 企业的主要生产成本中，劳动力成本是要占到很大一块的，直接影响到企业的营收利润。以广东省为例，据统计，2003年，在职职工的平均工资水平仅为20345元/年，而2012年统计数据比2003年增加了91.2%。加上物价上涨引起的生产材料的上涨，企业的生存面临着越来越大的困难。 其次，随着信息交流越来越便利，待遇的差异造成员工的流动性过于频繁，更是大大降低了企业的生产效率。 那么如何解决人力成本问题，
13、如何改善员工流动带来的生产效率问题呢？一句话：生产机械化、生产自动化。1.2 选煤厂自动化基本内容选煤厂是对来自矿井的原煤进行洗选加工的工厂，它是由各种不同的生产设备和生产工艺所组成，现代主流的大型选煤厂已经达到了很高的机械化生产水平。随着选煤生产技术的日益进步，自动化技术的不断发展提高，选煤厂的自动化水平也得到了很大的提高，由最早的只能对单台设备的事故报警和参数监视，发展到现在对整个生产过程的的监控，参数调整，事故报警等高度集中的自动化系统。选煤厂的自动化的包括很大方面，按照生产要求和管理要求，一般都包括以下几方面的内容：劳动生产率、设备利用率、精煤回收率的提高，产品数量、质量的稳定，可使选
14、煤生产成本降低，生产利润增加。 第三节选煤厂自动化的基本内容 随着选煤工艺和设备的不断革新及自动化技术的发展，选煤厂自动化水平亦愈来愈高，由初期只能对生产设备及工艺参数进行监视和事故报警，发展到能对设备和工艺参数进行自动控制和调节，从实现单机自动化、作业线自动化，逐步向全厂综合自动化发展，并开始进行利用电子计算机控制和指挥全厂生产的试验研究。 选煤厂自动化的内容是十分广泛的，它是根据选煤工艺和设备及生产管理的要求而确定的。其主要内容一般包括以下几个方面。对设备和生产工艺过程的自动监视、自动保护和报警。在生产过程中，对生产设备的运行状态进行自动监视，并设有必要的保护装置，实现事故自动排除或自动报
15、警。必要的地点还可设置工业电视和通讯设备，便于进行远方监视和调度联络，避免发生事故或将事故扩大化，确保安全生产。生产工艺参数的自动检测和自动调节。在生产过程中，对各工艺过程的生产工艺参数，如入料量、矿浆浓度、流量、悬浮液比重、粘度，药剂添加量，床层厚度，产品数量、灰分、水分、硫分，仓位和液位等进行快速自动检测，并自动指示或记录。对某些操作参数进行自动控制和调节，使生产过程能够在接近最佳的条件下进行，确保产品数量、质量和其它选煤指标的稳定。对生产设备自动或集中控制。在生产过程中，全厂各作业的设备都要实现自动或集中控制，并根据运转需要及时转换运行流程；故障时可按程序紧急停车；检修或处理故障时可转换
16、为就地操作。全厂设备实现自动或集中控制，可有效地减少岗位人员，减轻工人的劳动强度，提高劳动生产率。 各主要作业环节（或车间）自动化的具体要求概括如下：原煤准备车间。自动清除原煤中的大块矸石、铁器和木块等杂物；实现原煤质量均匀化设施的自动化（如自动分装、混煤和配煤等）和原煤系统设备的自动或集中控制，自动监视，原煤储量（或仓位）、原煤灰分等自动检测。 大型群矿选煤厂尚须实现原煤受煤系统设备的自动化。跳汰车间。自动启停跳汰机和跳汰系统的设备；自动检测入选原煤量、灰分、精煤灰分、床层厚度；自动控制和调节跳汰机的给料、排料及跳汰制度等。重介车间。自动控制重介分选机及其它设备的入料量；悬浮液循环系统和脱介
17、设备的动控制和调节；悬浮液的自动准备、输送、稀释、浓缩和补充；悬浮液的比重，粘度和液面的自动检测及自动调节；重介系统设备的自动或集中控制，自动监视等。浮选车间。浮选入料流量、浓度、药剂添加量的自动检测和调节；药剂的自动准备；真空过滤机液面自动调节；浮选系统设备的自动或集中控制，自动监视等。火力干燥车间。火力干燥机的给料、排料、温度、压力的自动控制和调节；自动点火及防爆安全自动保护报警；干燥系统设备的自动或集中控制、自动监视等。辅助设备。各种泵类、风机、脱水设备及阀门等的单机自动化，如循环水泵、水源井泵、介质泵、真空泵、底流泵、浓缩机、鼓风机、压风机、过滤机、压滤机和离心脱水机等。生产技术检查。
18、对选煤过程的入选原煤、中间产品、最终产品（如精煤、中煤和矸石等）自动采制样及上述产品的灰分、水分、硫分和数量等的快速自动检测，并将其指示或记录。控制和指导生产操作。运销车间。实现产品储量（或仓位）、灰分、水分和硫分等的自动检测；产品装车、调车、计量的自动或集中控制，自动监视，并自动指示、记录装车的各种数据。（1） 实现生产选煤设备的自动控制。因为实现了自动控制，设备会按预先设定的程序运转。（2） 实现全厂生产设备集中监控、控制、保护报警。集中控制很有效的解放了生产力，降低了现场操作工人的数量，很有效的降低了人生安全事故发生的可能性。 （3） 提高设备工作效率，生产力大大提升，提高了利润。1.3
19、 我国现代煤炭资源的状况中国是世界上最大的产煤大国，也是最大的煤炭消费国。1996年中国煤炭已探明的可采储存量高居世界第三位，全国煤炭行业业年开采量达到10亿吨。煤炭行业已然成为我国民经济技术高速发展的重要物质基础。煤炭是我国的主要能源，是国民经济和社会发展不可缺少的物资基础。我国煤炭资源丰富，煤炭资源分布面积约60多万平方公里，占国土面积的6%。根据第三次全国煤炭资源预测与评价，全国煤炭资源总量5.57万亿吨，煤炭资源潜力巨大，煤炭资源总量居世界第一。已查明资源中精查资源量仅占25%，详查资源仅占17%。探明储量达到10202亿吨。其中可开采储量1891亿吨，占18%，人均占有量仅145吨，
20、低于世界平均水平。国务院制订的能源中长期发展规划纲要（2004-2020）（草案）指出“要大力调整优化能源结构，坚持以煤炭为主体，电力为中心，油气和新能源全面发展的战略”。鉴于我国“多煤、贫油、少气（天然气）”的特点，在今后一段相当长的时间内，能源结构仍然以煤炭为主，煤炭在一次能源消耗中占70%左右。2004年煤炭占我国一次能源生产的70%以上，在我国能源结构上占主要地位，有举足轻重的作用。图1中国煤炭地域分布中国煤炭分布状况：如上图，我国煤炭资源分布不均匀，主要集中在华北地区。图2 中国煤炭主要省份从地区分布上来看，大的储量主要是集中分布在山西、陕西、内蒙古、贵州、河南、黑龙江和安徽。分布呈
21、现出西北多，东南少的特点。中国煤炭企业分散，各地有各地的矿务局，营销部统一。这点与一些市场经济的发达国家相比较，我国煤炭市场的集中度很低。跟据相关资料显示，世界各大产煤国的煤炭行业集中度均比中国高，美国四大煤炭公司煤炭生产销售占国内总量的70%；与之相似的澳大利亚5家公司占了71%，印度最大的煤炭企业，印度煤炭公司，独占全国煤炭行业的90%营销。1.4 煤炭洗选的意义煤炭中含有很多的有害物质，主要含有硫分，灰分，磷，铁等成分，排除煤炭中的这些有害成分对于提高煤炭的利用价值是很有意义的。所谓的的选煤就是采用物理或者化学的方法将原煤中的有害成分排除，并把原煤分选成为不同品质的煤炭产品。他是洁净煤技
22、术的源头，随着国内日益突出的环境问题，居民饱受雾霾的困扰，选煤成为治理煤炭污染的一大有效手段。利用先进的煤炭洗选手段，可降低生产成本，提高企业利润，目前选煤厂的生产技术已趋于成熟，但在生产控制管理方面仍然有很大的操作空间去降低生产成本。在工业生产中，不同场合对于煤炭的要求也是不同的，例如，炼钢需要的焦炭要求粘结性好，锅炉房喜欢用发热量高的块煤，粘结性高就会造成锅炉壁附着很多煤灰，造成导热性变差，甚至产生爆炸的危险，增加事故率，给人生安全带来危害。煤炭的洗选加工是洁净煤技术的源头，经过十几年的攻关，重介选煤技术取得积极进展和广泛推广，实现了传统洗煤工艺的升级和改造。同时，浮选技术也日趋完善，有效
23、地提高了精煤回收率和浮选效果。目前，我国自主研发的煤炭洗选技术装备可以满足年产500万吨大型选煤厂建设的需要。近年来，与煤共伴生资源利用技术和环境保护技术也得到快速发展。采用地面和井下相结合的煤层气抽采利用技术、煤矸石发电、土地复垦、洁净开采以及矿井水资源化利用技术的研究开发都取得了积极进展，使矿区生态环境保护、发展循环经济取得了初步成效。在煤炭资源综合加工利用方面，煤炭的洁净燃烧技术、煤炭气化、液化技术以及其他煤化工技术已经从工业试验研究阶段，逐步向工业化、产业化阶段发展。年产50万吨甲醇、15万吨二甲醚生产线已经建成投产，煤炭加工转化技术近期可望取得重大突破。居民家用的蜂窝煤常用的就是无烟
24、煤，用烟煤在室内使用显然就不合适了。煤炭洗选可以有效的降低铁路运输的成本，因为经过洗选的煤炭，排出了大部分的无用杂质，而这些杂质的重量是很大的，体积也很大，铁路运输过程中，负担就会变大。现在随着原煤矿井开采深度的增加，煤炭的含矸石量越来越大，大部分的矸石是不具有使用价值的，即使部分矸石含有煤炭，但是他的热值低，燃烧困难，破碎成本高，导致其不具有使用价值。煤炭质量的提高，可以有效的提高煤炭利用效率。长期的实践表明，焦煤的灰分每降低百分之一，炼制相同数量的钢铁煤炭的消耗量就要减少百分之二点六七，中国每年的钢铁产量高达数亿吨，这样节省下来的焦炭是非常多的。对于降低生产成本是非常有意义的。选煤厂作为煤
25、炭出厂的源头，可以从源头出发，控制煤炭的各种工艺指标，这是对煤炭综合利用的基础，只有经过洗选的原煤，工艺的指标能够达到了要求，首先是降低了煤炭使用的附加成本，例如有的使用场合要求粒度，如果粒度过大，用户在使用过程还需要再次破碎，这就造成了二次加工的附加成本，如果在选煤厂原煤破碎的车间直接破碎到需要的粒度，再进行洗选，显然要比二次加工的生产成本要低的多，对于降低煤炭使用方的生产成本是很有意义的，而这对于选煤厂来说只是调整破碎粒度的简单操作，对于生产成本增加的负担不大。1.5 课题研究的内容本文详细的介绍了望峰岗选煤厂集中控制系统的初步研究与设计。主要是主厂房设备的现场控制系统和生产系统各参数的时
26、时监控系统。现场控制系统是整个选煤厂集控系统的最后执行者。它承担着控制生产系统工艺流程的联锁、设备的启停、保护、报警等一系列任务。本次设计系统以PLC为技术核心，集中控制系统的设计做到实现plc技术的新颖性、实际使用的可靠性、工程上的实施经济性，设计出一套符合现场应用实际要求的选煤厂生产集控系统。另一方面，所谓的生产监控系统就是利用工业型计算机、等实现对生产现场的各主要参数进行监控与时时调节。并设置相应的检测仪表，借助已经得到广泛应用的生产过控制程监控软件iFIX，监测现场设备的运转情况。二 淮南矿业集团望峰岗选煤厂简介2.1 望峰岗选煤厂简介望峰岗选煤厂直属于淮南矿业集团，是淮矿集团旗下的矿
27、区型炼焦煤选煤厂，是 “一五”期间国家重点建设工程，设计源于前苏联的列宁格勒设计院，是早期苏联援建的项目，最初的设计能力为1.0 Mt/a，在1958年12月建成并投入生产，采用分级跳汰工艺，生产13级精煤，后来又补加入浮选系统。1994年经一系列技术改造，入洗能力得到提升达到1.5 Mt/a，采用跳汰粗选-重介精选的生产工艺。入洗原煤来自望峰岗矿井、李一矿、谢一矿等矿井选煤工艺经多次技改后，目前为不脱泥大型无压三产品重介旋流器分选+粗精煤泥重介+煤泥浮选+粗煤泥筛网沉降回收+细煤泥压滤，生产系统运行平稳，产品为炼焦配煤（910级精煤）、洗混煤、煤泥和矸石。设备特点：1.采用大直径的无压三产品
28、重介旋流器。国内第一个采用重介选的选煤厂。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。2. 小直径的有压两产品旋流器。采用倾斜布置的手段，有效的避免了较强的浓缩分级作用，设备处理能力得到提升。3.采用自吸式浮选槽。其简单的结构，占地面积小，对细粒分选效果好的优点。厂房建设特：按照经济安全的使用原则，以美观的为设计原则和思想，按照技术先进，经济合理，综合效益好的思想，设计过程中力求采用最新最先进的技术，新型材料，新型结构，使得工程技术具有先进的水平，更加结构合理，施工简单方便，就地取材方便。结构特色：根据各单项工程的功能特点，分别采用钢筋框架结构，钢框架结构和环保空心砖和混凝
29、土结构，主厂房要求采光效果好，通风效果好。建筑特色：厂区建筑要求简洁大方。色彩符合厂区环境，带有工业建筑的色彩特点。2.2望峰岗选煤厂工艺流程的主要特点望峰岗选煤厂是一座炼焦煤型选煤厂，经过多次改造与实践最终确定了采用目前选煤市场上具有最先进技术的大直径无压三产品重介旋流器+煤泥浮选+粗精煤泥重介+细煤泥压滤+粗煤泥筛网沉降回收。本选煤厂的最大特色是采用了大直径无压三产品重介旋流器不脱泥入选的方式。重介分选系统：原煤不脱泥直接采用大直径无压三产品重介旋流器进行分选，一段分选出精煤、二段分选中煤和矸石。粗煤泥重介分选系统：采用了和合格介质分流的方法，弧形筛筛下合格介质进行分流，其中一部分收集到合
30、格介质桶供循环使用，另一部分流至煤泥重介旋流器进行分选，得到精煤和中煤两种产品。产品脱介、脱水系统：精煤中煤经弧形筛、精煤脱介筛磁选机进行脱介脱水操作，矸石产品经过弧形脱介筛，振动脱水机直接得到产品，矸石不进行磁选。介质系统：中煤和矸石经过脱介弧形筛得到的合格介质直接返回到合格介质桶供循环使用。水力旋流器得到的稀介质回到稀介质桶，补加一部分赤铁矿粉达到合格介质标准后转移到合格介质通供循环使用。粗煤泥回收系统：精煤磁选尾矿采用经煤泥离心脱水机脱水后得到粗煤泥，粗煤泥可以作为精煤使用出售。尾煤压滤系统：浮选尾煤通过管道进入耙式浓缩机进行浓缩，浓缩机的底流通过底流泵压送至压滤车间。经压滤后得到煤泥，
31、送至煤泥晾晒场进行自然晾晒。3现场控制系统概述经过30年的发展plc现在已经形成了完整的工业控制器产品系统，成为了工业控制领域中最常用的基础自动化控制设备。它现在朝着小型化、廉价化、功能强、速度快、标准化列化的方向发展。另一个是大型化的发展趋势，高度智能化链接计算机共同组成集控体系。所谓的选煤厂集中控制就是对选煤厂生产工艺系统中有关联生产设备和生产过程，在集中控制系统下在集中控制室内按预先设定程序进行启车、停车，紧急事故处理的处理。选煤厂的生产环节多，设备多，设备之间联系紧密，想要实现整个在选煤厂的合理运作，就需要设置大量的就地控制工作岗位，而这些工人在工作时还需要相互合作，一旦合作失误就会出
32、现一系列的生产事故，例如选煤厂启动设备的顺序要求是逆煤流延时逐台启动，如果其中一台设备没有按时启动就会造成堆煤的现象，对生产造成影响。停车时要求顺煤流延时逐台停车，这是为让每台设备上的煤炭处理加工完成，使设备处于空载状态，为下次启车提供条件。解决这些问题最有效的方法就是实现选煤厂的集中控制，首先可以解决现场工人操作差异性的问题，实现统一操作 ，第二，可以很有效解决设备的启停顺序的控制。通过预先设定的程序，通过plc控制设备的启停。第三，可以自动控制生产工艺参数，并实现自动调节，对于保证产品的质量，工艺参数的稳定性有着很强的控制作作用。集控系统是以PLC为主要核心，通过PLC检测生产设备的生产。
33、PLC主要具有以下的特点：1) 可靠性高，抗干扰能力强PLC是专门为了在工业环境应用而设计，具有很高的稳定性，抗干扰能力极强，从结构设计到零件选择制作工艺的均有严格的要求。2) 通用性好，I/O接口丰富PLC是一种通用性良好的工业控制设备，现场使用的PLC大部分采用模块结构，使用方便，更换迅速。3) 编程简单，使用方便4) 设计，安装容易，维修工作量小 由于PLC生产厂家不多，各家产品有自己产品的通用标准，同一厂家配件基本通用，使用过程中，在设计，安装，调试和维修等方面，简单实用。5) 体积小，能耗低6) 联网方便，便于系统集成3.1选煤厂集中控制系统的实现目标由于各选煤厂之间的工艺流程个各不
34、相同，所使用的设备也有很大的区别，这导致了各选煤厂之间的集控系统有着很大的差别。但都应具有以下几个方面的功能1. 集控系统可分类为三种控制方式：集控、单起、就地。各个生产系统之间的设备应该还可以灵活的相互转换而不影响其他的设备。2.启停车应该有两种操作方式，包括远程集控和就地。两种方式可相互切换而不存在启车停车失败的现象。3.顺煤流延时停车，逆煤流延时启车，避免集中启车的冲击电流。4.当设备出现故障的时候，则与其有闭锁的设备立即停车。 5. 上位机系统具有一下几个功能,数据打印，历史储存，传输图形显示，报警。3.2 选煤厂生产工艺系统对集中控制系统的要求选煤厂的工艺流程具有很强的连续性，所以各
35、台设备之间有很严格的启停顺序。任意一台设备发生故障都会造成与其有相关闭锁关系的设备的停车。因此，集中控制系统应遵循以下原则：1. 工艺流程和设备的应具有灵活性。2. 控制方式之间灵活的相互转换3. 闭锁关系：当某台设备发生故障的时候，其逆煤流方向的上游设备应该立即停车，以免出现设备压煤现象。事故报警信号：当某台设备发生故障的时候，集控系统应迅速的做出反应发出事故信号，提醒岗位司机注意。4. 启、停顺序:启车顺序：逆煤流延时启动，延时一般为3-5s，这样就减小集中启车的冲击电流对电网的冲击。停车顺序：正常的停车顺序是顺煤流方向逐台延时停车，延时时间为该台设备上的煤全部处理完的时间。3.3 选煤厂
36、集中控制系统的设计步骤集中控制系统的设计、调试、运行包括以下几个方面：1.确定控制范围和控制变量：在设计集控之前首先要弄清选煤厂的工艺流程要求，弄清哪些变量需要监控，再其次，弄清哪些变量需要输入PLC，是模拟量还是开关量，需要哪些保护措施，只有一一了解上述的内容 ，能开始集中控制的设计。2.确定整体集控系统控制方案：要深入了解集中控制系统的全部功能，输入/输出信号种类、控制方式、以及对信号的要求，对动作过程中的控制的时序进行分析。3.确定PLC机型和输入/输出模块：首先要确定合适的输入/输出模块，确定主电路各电器以及保护器件，选择报警和显示元件等。根据电器以及保护器件的数量统计出PLC的I/O
37、点数，根据相关要求确定PLC的型号。4. 程序设计：当完成以上要求之后，接下来就是对控制系统进行编程了。PLC的编程语言有多种，本设计中采用的是梯形图语言，适用性很强。3.4 可编程控制器（PLC）3.4.1可编程控制器（PLC）的概述可编程序控制器（PLC）是执行数字运算的电子操作系统，主要是为了解决工业环境下的复杂要求而设计的。它采用存储器为可编程的，主要用来执行存储顺序控制、逻辑运算、计数等操作的命令，并利用数字式输入/输出，控制不同类型的设备和工艺流程。PLC及其外围设备，都按易于使工业系统与其连成一个整体，且有利于扩充其功能的原则设计。可编程序控制器是以微处理为基础，并且将控制规则存
38、于存储器中，最后应用到以控制开关量为主的逻辑、过程控制等工业领域。3.4.2可编程序控制器（PLC）的主要特点PLC虽然可以简单视为具有特殊体系结构的工业计算机，由于它具有更强的与工业过程相连的特殊接口以及特殊监控软件，有更适用于控制要求的编程语言，工作原理也与计算机有一定差别，因此它不同于一般的工业计算机。它的主要特点如下：1.编程语言简单容易理解： PLC的编程语言有梯形图语言、助记符语言、逻辑功能图语言、顺序功能流程图语言以及某些高级语言，但大多数使用的还是梯形图语言，它具有简单易学、直观清晰的特点。2.软件功能强大：PLC内部包括计数器、定时器，移位寄存器、时序电路等等，这些组合起来就
39、可以实现闭锁、延时、跳转等许多功能。3.维护使用方便：它的输出接口有很强大的驱动能力，可与继电器、接触器等连接在一起。不论是输出接口还是输入接口，使用都很方便。4.可靠性高，抗干扰强：PLC选用的是大规模的集成电路和微处理器，使得系统器件数量大大减少，并且在软件和硬件的设计制造过程中采取了一系列隔离和干扰措施，使得它能够适应恶劣的工作环境，所以具有很高的可靠性。5.模块化组合结构：PLC采用的是模块化组合结构，使得系统构成十分灵活。6.通用性强：PLC的硬件采用模块化结构，可以灵活的组态以适应不同的控制对象、控制规模和控制功能的要求。7.体积小： PLC采用的是微型计算机技术，容易装入机械设备
40、内部3.4.3 可编程序控制器的循环扫描工作方式PLC采用的工作方式为循环扫描，不论用户程序运行与否，都周而复始的进行循环扫描，并执行系统程序规定的任务。下图是PLC的扫描工作流程图，可大致分为3个阶段（1）输入采样阶段 PLC在输入采样阶段，首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存入对应的输入映象寄存器中。当输入映象寄存器被刷新后，进入程序执行阶段，在程序执行阶段和输出刷新阶段，因输入锁存在输入电路中，无论输入信号如何变化，其内容都保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段开始，才重新向输入端写入新内容。 （2）程序执行阶段 PLC按从上到下、从左到右的顺序逐句扫描程序。当指令涉及输入、输出状
41、态时，PLC就从输入映象寄存器“读入”上一阶段采入的对应输入端子的状态，从元件映象寄存器“读入”对应元件（“软继电器”）的当前状态。然后，进行相应的运算，并将运算结果存入元件映象寄存器中。对元件映象寄存器来说，每一个元件（“软继电器”）的状态都会随着程序执行过程而变化。 （3）输出刷新阶段 当用户程序执行结束后，元件映象寄存器中所有输出继电器的状态，在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，并通过一定方式输出，驱动外部负载。 每一次扫描所用的时间称为一个扫描周期。图3-1 PLC的扫描工作流程图1.自诊断：扫描之前，CPU进行复位监视定时器、硬件检查、内存检查等。若有异常，灯亮，判断并显示故障的性质。
42、2.执行用户程序：CPU对程序按照先左后右、先上后下的顺序进行解释和执行。3.I/O刷新：CPU首先读取输入点的状态，将此写入PLC内部。无论输入点的状态怎样变化，输入端都将写入的内容保持不变。然后将所有输出继电器的状态送至输出端口，驱动执行元件动作。4.外设端口服务：PLC完成上述各阶段处理后，返回公共处理阶段，周而复始的进行扫描。正常情况下，监视定时器不会动作。3.4.4 PLC的I/O滞后现象PLC的输入输出响应滞后时间指的是输出动作的时间滞后于输入动作的时间，造成这一滞后的原因如下：PLC通过它的输入，输出模块与外部联系，为了提高PLC工作的可靠性，所有外部的I/O信号都要经过光电耦合
43、或继电器等隔离后才能传入与送出PLC。PLC在设计输入电路的时候，为了防止输入触点的颤抖和输入线混入的干扰而引起的错误动作，电路一般设有PLC滤波器，因此外部输入从断到通时，PLC内部约有10毫秒钟的响应滞后，这种滞后属于屋里滞后。由元件和电路原因造成的滞后属于物理滞后，由于PLC是采用扫描方式进行工作的，所以还存在着由于扫描工作而引起的I/O响应延迟。这种滞后是因为输入输出刷新时间和运行用户程序所造成的，可以称为逻辑滞后。从上面的分析，不难得知：为了保证输入信息可靠进入输入采样阶段，输入信息的稳定驻留时间必须大于PLC的扫描周期，这样可以保证输入信息不会丢失。要减少I/O响应时间，除在硬件上
44、想办法减少延迟时间外，在传送方式上可采用直接传送方式。 3.5现场控制系统设计3.5.1集控系统基本配置方案根据主厂房的布置情况，分别在一楼设置一个分站，二楼一个分站，三四楼一个分站，原煤车间一个分站，还要设立上位机，主站。3.5.2二次回路的控制二次回路（secondary circuit） ，是指测量回路、继电保护回路、开关控制及信号回路、操作电源回路、断路器和隔离开关的电气闭锁回路等全部低压回路。由二次设备互相连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路。测量仪表、继电器、控制和信号元件，自动装置、继电保护装置、电流、电压互感器等，按一定的要求连接在一起所构成的电气回路，称为
45、二次接线或称为二次回路。 一次回路的组成由发电机、变压器、电力电缆、断路器、隔离开关、电压、电流互感器、避雷器等构成的电路，称为一次接线或称为主接线。是在电气系统中由互感器的次级绕组、测量监视仪器、继电器、自动装置等通过控制电缆联成的电路。交流电流回路-由电流互感器（TA）二次侧供电给测量仪表及继电器的电流线圈等所有电流元件的全部回路。常见分类有交流电压回路-由电压互感器（TV）二次侧及三相五柱电压互感器开口三角经升压变压器转换为220V供电给测量仪表及继电器等所有电压线圈以及信号电源等。 直流回路-使用所变输出经变压、整流后的直流电源。 蓄电池-适用于大、中型变、配电所，投资成本高，占地面积
46、大。按用途区分 测量回路、继电保护回路、开关控制及信号回路、断路器和隔离开关的电气闭锁 回路、操作电源回路。 操动回路-包括从操动（作）电源到断路器分、合闸线圈之间的所有有关元件，如：熔断器、控制开关、中间继电器的触点和线圈、接线端子等。 作为接口线路，二次控制回路在集中控制系统中有着极其重要的作用， 二次回路设计的合理性对于集控系统的稳定和安全有着至关重要的作用。在考虑各种因素影响的前提下二次控制回路应可以使系统具有高度自动化和保护。该控制系统用到的二次控制回路。1. 一般集控设备的二次控制回路图3-2一般集控设备的二次控制回路图本次设计中用到一般集控设备二次控制回路的设备有：303精煤脱介弧形筛，304 精煤脱介弧形筛，305 中煤脱介弧形筛，306 矸石脱介弧形筛，308 精煤脱介筛，309 中煤脱介筛。318 精煤磁选机，319 精煤磁选机，320中煤磁选机， 等设备3. 刮板机二次控制回路 图3-3刮板机的二次控制回路图本次设计中用到刮板机二次控制回路的设备有：406 精煤刮板机 4. 长皮带运输机二次控制回路原理图3-4 长皮带运输机二次控制回路原理图本次设计中用到长皮带设备二次控制回路的设备有：201 转运皮带，702中煤皮带机，701精煤皮