论文题目：选煤厂块煤自动入仓关键技术研究与实现
摘要：随着选煤厂智能化、自动化建设的大力推进,作为选煤厂块煤产品存储中转地点的煤仓,实现块煤产品入仓的煤仓入仓工艺流程自动化,对提升选煤厂自动化水平、运转效率及安全程度都有重要的积极意义。选煤厂煤仓入仓工艺流程主要是将已洗选分好的块煤产品从运煤皮带上经入仓设备分流而进入煤仓,完成中转存储处理。其中涉及到多种的电气设备,以装仓小车为主体,配合各种传感器及多种机械设备实现块煤产品的准确入仓。不仅是块煤产品入仓,为了安全生产起见,同时也为了减少停车清煤浪费工时,还需要兼顾运动设备溜煤可能带来的堆煤、碰撞等事故。对煤仓入仓工艺流程进行自动化改造,按照块煤产品入仓工艺所属的流程工业的特点,设计各入仓设备顺序自动控制、入仓工艺连续落煤入仓作业的新流程。通过对晋能控股煤业集团赵庄矿选煤厂煤仓现场的调研与分析,现有的煤仓入仓工艺存在诸多问题,如全程由岗位司机手动操作,效率低、危险系数大;各入仓设备由岗位司机分立控制,启动执行某一工序的入仓设备需要自行判断和手动操作,设备之间没有工序上的协同关系,工序及设备运行易混淆、容易出现误操作现象;现场缺少能够直观、准确显示煤仓仓位数据的传感器件,岗位司机通过手持探灯照射煤仓内部判断煤位,肉眼误判的可能性极高,易造成堆煤安全事故;装仓小车是运动设备,煤仓仓上轨道距离长,岗位司机随车奔走手动控制装仓小车,劳动强度大、危险系数高等。为了解决这些实际生产问题并且契合选煤厂智能化、自动化建设,本文进行了块煤自动入仓系统的设计,分析研究煤仓入仓工艺过程,针对上述现有选煤厂煤仓入仓工艺存在的问题,进行了块煤自动入仓系统设计,进行了块煤自动入仓系统整体架构及关键技术研究,通过对移动检测仓位与装仓小车控制之间关系的分析,建立了数学模型,将仓位信息与装仓小车控制联系起来,能够通过随车安装雷达料位计收取的仓位信号实时调整装仓小车运行速度,另外以自动化流程设计来实现各入仓设备的协同顺序运行,解决人工手动控制、煤仓仓位误判以及各入仓设备分立控制的问题;提出装仓小车测距定位网络系统设计,通过增量型旋转编码器及磁钢接近开关实现装仓小车行进距离测量和仓上定位,同时进行了安全冗余性控制机制研究和程序设置,解决运动设备位距状态监控及端部冲撞、脱轨问题;提出煤仓入仓工艺实时及预测性动态仿真设计,通过上位机仿真软件来对现场煤仓入仓工艺进行全流程的实时性动态仿真和预测性动态仿真,为操作人员和运维人员提供关于煤仓入仓工艺流程的直观画面和动态信息,包括工艺流程的进度、入仓设备的运行状态、煤仓仓位的动态指示及填仓预测时间等,在上位机侧能够直接对接现场,为现场生产提供实时反馈和预测性填仓时间。本文采用西门子公司生产的S7-1200系列PLC作为控制核心硬件,上位机仿真软件采用Win CC RT Professional软件。通过主-从双控制柜联合控制模式控制各入仓设备协同完成煤仓入仓工艺流程;构建了基于移动仓位检测的装仓小车控制模型,将仓位数据、位距数据等作为控制变量引入系统中,参与装仓小车自动化控制;以无线Wi Fi通讯取代有线网络通讯,解决运动设备的安全控制和线缆挂断;通过提前判断落料区间,从而使装仓小车运行效率提升,避免浪费时间寻找落料点位置;通过煤仓入仓过程实时及预测性动态仿真,在上位机侧实现现场工况的及时反馈和填仓预测时间的数值显示,为现场生产提供实时性和预测性信息。本系统在设计完成后即在生产现场进行了工业试运行,试运行阶段系统运行平稳可靠,成功解决了煤仓现场全手动操作、岗位司机随车奔走、生产数据不直观等问题,块煤自动入仓系统运行达到了设计预期,情况良好,提高了生产效率、节省了人力、提高了生产安全程度。
关键词：煤仓入仓工艺;流程工业;移动检测仓位;控制模型;测距定位网络;实时及预测性动态仿真
学科专业：矿业工程（专业学位）
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 装仓小车自动化运行及入仓设备协同控制的意义
1.1.3 装仓小车行进距离测量及定位的意义
1.1.4 煤仓入仓过程实时及预测性动态仿真的意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 装仓小车控制技术研究现状
1.2.2 煤仓入仓工艺研究现状
1.2.3 煤仓仓位检测技术研究现状
1.2.4 基于流程工业的煤仓入仓过程仿真技术研究现状
1.3 研究内容、研究方法及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法
1.3.3 技术路线
1.4 本章小结
第2章 块煤自动入仓系统整体控制架构及关键技术研究
2.1 系统整体控制架构研究
2.1.1 原有控制模式分析及存在的问题
2.1.2 块煤自动入仓系统整体控制架构
2.2 移动检测技术研究
2.2.1 移动检测仓位技术分析
2.2.2 基于移动仓位检测的装仓小车控制模型分析
2.3 无线控制技术研究
2.3.1 无线通讯模式的适用性和优点分析
2.3.2 无线通讯模式的分类及选取
2.3.3 实现无线通讯技术的现场布置
2.4 落料区间的确定和模式研究
2.5 本章小结
第3章 煤仓入仓过程实时及预测性动态仿真研究
3.1 仿真系统研究
3.1.1 入仓过程实时性动态仿真研究
3.1.2 填仓预测性动态仿真研究
3.1.3 仿真系统关键驱动数据的获取
3.2 装仓小车测距定位网络系统研究
3.2.1 装仓小车测距定位网络系统模式分析
3.2.2 装仓小车测距定位网络系统关键技术问题分析
3.3 仿真系统界面和仿真内容研究
3.4 本章小结
第4章 块煤自动入仓系统设计
4.1 块煤自动入仓系统流程设计
4.2 硬件架构设计
4.2.1 硬件选型及简介
4.2.2 硬件整体架构
4.3 软件架构设计
4.3.1 软件选择及功能简介
4.3.2 软件整体架构
4.4 安全冗余性控制技术分析
4.5 本章小结
第5章 块煤自动入仓系统的实现及运行效果分析
5.1 基于移动仓位检测的装仓小车控制系统的实现
5.1.1 主-从双控制柜联合控制模式的实现
5.1.2 基于移动仓位检测的控制模型的实现
5.1.3 各入仓设备协同控制的实现
5.2 装仓小车测距定位网络系统的实现
5.2.1 装仓小车定位的实现
5.2.2 装仓小车行进距离测量的实现
5.3 煤仓入仓过程实时及预测性动态仿真的实现
5.3.1 Win CC RT Professional内的硬件仿真及通讯设置
5.3.2 Win CC RT Professional内的入仓流程画面设置及变量连接
5.4 工业现场运行效果分析
5.4.1 基于移动仓位检测的装仓小车控制系统效果分析
5.4.2 装仓小车测距定位网络系统效果分析
5.4.3 煤仓入仓过程实时及预测性动态仿真效果分析
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢