马猛猛
平顶山中选自控系统有限公司 河南省平顶山市 467000
摘要：本文以选煤厂电气控制程序为研究视角，分别从重介质密度、液位、选煤厂整体工艺控制要求、煤泥水处理四个角度，逐一探索PLC技术的智能控制应用表现，以期增强选煤厂电气程序的智能运行能力，最大化发挥PLC控制程序的智能生产价值，助力选煤厂获取较高的生产效益。
关键词：密度控制；液位控制；集中控制；煤泥水处理
引言：煤炭能源在生产利用期间，会对环境产生污染问题，比如大气污染、酸雨等。近年间的秋冬时节，各城区烟雾问题弥漫，对人们生活质量形成了威胁。新能源技术在研发过程中，煤炭仍然是国内较为主要的消耗性能源。国内煤炭能源特点表现为：选煤难、灰分值高、硫煤占比高。同时占有80%比例的煤炭能源，广泛分布在华北、西北等区域，直运产生运输成本，由此决定了选煤工作的重要性。
一、在重介质密度控制中的应用
（一）PLC应用机理
在选煤生产控制程序中，需及时准确判断介质桶质量，有序落实密度测量工作，确保生产状态反馈的及时性，便于系统高效得出工艺对应的密度值。因此，在介质泵输出垂直管道位置，添加密度计（国内选煤厂通常采用放射性密度计和差压密度计这两种类型密度计），用于检测介质密度，规范性转化检测信号，使信号处于[4，20]毫安区间内，再将信号输入PLC控制程序中，由PID控制单元对密度信号进行监控，适时启动补水装置，确保补水阀门开度开启的精密性，合理补充清水量，有效维持被控主体介质装置密度的平稳性[1]。
（二）PLC应用手段
密度调整时，使用PID程序块进行有效控制，对于介质泵出口密度、介质装置液位等因素进行有效监测，结合监测结果进行相应的控制。如果监测密度结果大于设计标准值，则启动补水阀。如果监测密度结果小于一般运行值，则采取分流措施，启动分流箱进行调节。如果在分流期间，桶位与设定标准相距较大，密度无法达到要求标准，需提示操作人员增加介质，在人工确认后添加介质，确保密度控制效果。选煤厂在重介生产过程中大部分情况下只是在补水过程使用 PID 调节，分流过程还是要依靠人工手动去完成，而调节过程也基本上是根据工人们的工作经验来动作分流装置，造成分流操作难以实现自动化，对于整个悬浮液密度无法有效控制，波动范围较大，系统无法处于一个长期合理稳定的运行状态。现在的研究方向是利用计算机强大的计算能力，通过采集系统的一些关键的实施信息建立一个数学模型，该模型输入信号为生产相关各种数据，输出为最合理的计算控制密度、分流阀和补水阀的协同操作方案等控制指令，最终来实现密度自动设定、自动调节，达到密度、分流、煤泥含量协同工作的目的。
二、在液位控制中的应用
（一）PLC应用机理
在选煤生产控制程序中，需准确测定液位，适当反馈生产情况。因此，在桶外侧底部添加压力式液位计，以准确获取介质桶液位参数，再将检测结果以[4，20]毫安信号形式，传输给PLC控制程序，PID控制程序块通过输出信号控制变频泵频率来实现对液位的有效控制，液位的自动控制适用于后续处理过程对流体压力和稳定性要求不高的工艺。在现在重介分选过程中，一些过程水在处理时有稳定性要求，这就不适用于该种方法，比如旋流器对于入料压力和稳定性有要求，频率波动会造成处理效果不好；比如磁选机对流量流速有要求，超过一定范围会造成介质流失、污染煤质。
（二）PLC应用手段
使用压力变送仪表，对桶压力分布情况进行有效监测，转化压力信号，使其转化成液位电信号，对比液位参数和死区范围，将对比差值结果转换成电信号，将转化获取的电信号传输至PLC程序中，由PID控制设施，将反馈结果传递给变频器，此时对变频器频率进行自动调整处理，以维持液位稳定。
三、在整体选煤流程集中控制中的应用
（一）PLC应用机理
对选煤工艺、选煤流程进行集中控制时，需完成网络、控制、通信、电气各项技术的有效融合，对选煤厂生产环节进行有效控制与监管。在集中控制程序中，含有两个控制层：一层为PLC控制，包括PLC核心运行程序、远程监控程序、检测装置等，用于设备参数监测，动态获取设备运行情况；第二层为监控层，对于全厂工艺进行线上检测，同时将检测结果与执行指令传送给PLC控制单元，完成各类工艺参数、系统故障的信息存储。
（二）PLC应用手段
A选煤厂的生产规模为6.0Mt/a，设计范围以矿井井口输送装置为起点，含有原料输送设备、煤仓、破碎处理车间、洗选车间、产品存储等工艺区。结合选煤工艺分布、流程等需求，A选煤厂生产控制程序中，包括原煤入仓管理程序、重介质分选程序、浓缩压滤程序、产品装运程序等。同时采取集中控制形式，监测选煤生产体系的各类用电设施，确保系统与生产设施运行的有序性。
PLC技术融合在选煤厂集中控制程序中的应用表现：
（1）设置集中自动/集中手动/就地三种控制方式，三种控制方式可实现无扰动自由转换，在互换过程中不影响设备的运行状态。在自动集控控制方式下，所有设备由计算机监控系统按照一定的启动或停车顺序及联锁逻辑进行自动控制。控制系统提供设备的联锁保护，当某台设备发生故障时，故障设备至煤源侧各设备立即停车，故障点沿煤流方向以后的设备继续运行；任意一台设备均可实现就地紧急停车，紧急停车设有自锁急停按钮。在手动集控控制方式下，设备由操作员在操作员站上进行手动启停。集中控制模式具备单台设备解锁功能。
（2）集中控制方式应按逆煤流顺序起动。有关岗位人员可以中断集中控制。正常停车：在作业完成后，顺煤流方向逐台延时停止各设备，停车时间间隔可方便设定。故障停车：当现场的故障检测、保护装置动作以后，故障设备以及煤流上游联锁设备立即停止运行。启车过程、运行过程和停车过程原则上设备间按逆煤流闭锁，凡因存料可能造成设备跑料、跑水使车间环境恶化的设备，具有跳转功能，即除本台设备故障可立即停车外，凡其他设备故障引起设备间闭锁停车时，则上述设备不立即停车，而按一定延时停车。
（3）当发生保护监测点报警（例：跑偏、拉绳、打滑、堆煤等）时，系统自动根据报警的设备和部位作出相应的停机处理，避免故障扩大。对所有桶位、压力、密度等传感器的数据实时监测。系统对采集的工艺参数进行处理，自动形成工艺参数的工况历史曲线，与控制指标所做出的报警线相比较，如遇“超限”则实时报警，及时调控有关参数。
四、煤泥水处理智能控制的应用
（一）PLC应用机理
使用安装在浓缩池入料口和溢流口的浓度计和浊度计对煤泥水进行在线浓度测定，使用安装在浓缩池内的界面仪在线检测浓缩池清水层厚度，结合以上两种检测结果和人工加药经验，在PLC程序中建立一个清水层--浓度--加药量的经验模型，该模型为简易模型，通过数组触发来得出对应的指导加药量。在加药完成时，对煤泥水进行浓缩处理。浓缩机内置的节流泵，在底流浓度、缓冲箱液位有变化时，对其进行智能控制，便于缓冲箱获得的煤泥水具有较高浓度。
（二）PLC应用手段
1.远程监控
在浓缩、压滤操作期间，由智能终端准确收集输料浓度、出料浓度、溢水浊度、清水层厚度、加药计量、设备运行时间各项参数。同时有效统计采集数据，为其他模块数据应用提供参考依据。在控制程序中，借助PLC程序进行参数优化与控制，便于动态化获取生产设备的运行情况，对其进行有效监控与参数调整。
2.加药控制
在PLC程序中建立一个清水层--浓度--加药量的经验模型，该模型为简易模型，通过数组触发来得出对应的指导加药量，准确控制加药泵，依据煤泥水输料浓度，有效测算添加药量结果，在溢水浊度分析辅助下，进行加药量的修正。在PLC控制程序作用下，能够保障加药控制有效性，确保加药的及时性，增强煤泥水处理智能控制效果[3]。
3.设备控制
使用PLC对压滤系统其进行智能控制。智能控制的依据为压滤入料桶液位和浓缩机底流浓度。通过PLC与压滤机系统的通讯，完成整个压滤系统控制系统的整合，如果浓缩机底流浓度到达一定范围，启动煤泥水的各项生产设备。
结论：综上所述，PLC控制程序中使用算法具有结构简单、较强适用性，符合选煤生产需求。以PLC控制程序为应用，设计出精选煤工艺的控制程序，能够精准分析选煤需求，高效确定选煤方法的适用性，同时有效运行检测装置、密度液位智控程序，以获取优质选煤工艺，确保工艺人员生产安全。此外，关注设施保护装置应用，确保程序问题发现的及时性，提升维修工作便利性，应对选煤工艺的多变性。
参考文献：
[1] 李昕晟. 选煤厂电气设备与供电系统保护存在的问题及解决对策[J]. 中国科技投资,2019(32):121-122.
[2] 王广元. 基于PLC的选煤厂破碎机电气系统设计与实现[J]. 自动化应用,2019(11):111-112,125.
[3] 田盼盼. 故障监测系统在选煤厂中破碎机上的应用研究[J]. 中国石油和化工标准与质量,2020,40(18):110-111.