6ES7515-5FN03-0AB0性能参数

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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**过5％，按较大粒度的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的汽车入场煤采样机自动化控制系统设计

1引言

较近几年来，随着国家宏观经济政策的调整，煤炭作为焦化厂较主要的原材料，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较常用的控制措施。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**。工业自动化技术在入场煤采制样设备的广泛运用，较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