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，已也引起火力发电行业的高度重视。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，用此分析结果确定合同价格，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。

 2.3概念设计

为解决以上问题，我们根据多方考察和研究，依据以下原则进行设计：

（1）实用性：以解决现实问题为主，坚持为业主决策服务，又为经营管理服务，为生产建设服务。

（2）先进性：采用成熟的技术，兼顾未来的发展趋势，及量力而行，又适当超前，留有发展余地。