一种选煤无线集控系统的制作方法

本实用新型属于选煤厂集中控制技术领域，具体涉及一种选煤无线集控系统。

背景技术：

随着可编程控制器功能的不断完善，PLC技术在选煤厂集中控制领域运用越来越广泛，我国选煤厂网络化和自动化技术进入新的阶段。

然而，原煤洗选要经过较为复杂的工艺流程，整个过程需要采集近千条信号。现场各个控制装置的智能自动化水平较低，无法有效保障系统运行过程中各个环节的安全性以及选煤高效性的要求。

目前工业控制系统一般都是基于PLC的有线网络，如果设备出现了问题，或者在工厂建立阶段进行调试，都是现场人员拿着对讲机和中央控制室进行沟通跟踪，而不少地方对讲机并没有信号，这样就造成了极大地不方便。特别是工厂设备组较多后，中央监视室毕竟精力有限，并不能及时的跟踪数据。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种选煤无线集控系统，可以对选煤集中控制系统中所有PLC主机内的数据进行无线传输或接收，以达到建立智慧工厂的目的。

本实用新型采用以下技术方案：

一种选煤无线集控系统，包括若干PLC主机，每个PLC主机的一端与输入模块连接，用于采集煤矿原料以及选煤设备信息，另一端与输出模块连接用于实现选煤控制，PLC主机还经过ESM模块与操作端和管理端连接，用于实现现场操作和远程管理控制，每个PLC主机的通讯接口均与对应无线传输模块的通讯接口连接，无线传输模块内设置有运算单元、存储单元、WIFI模块和蓝牙模块，无线传输模块的通讯接口与运算模块连接，运算模块分别与存储单元、WIFI模块和蓝牙模块连接，分别用于对PLC主机发送的数据进行处理和存储，并将处理后的数据发送给WIFI模块和蓝牙模块，实现整个选煤集中控制系统中若干PLC主机的数据连接，输入模块包括模拟量输入和数字量输入，模拟量输入分别与磁含量计和位置计量仪连接，用于分别采集煤仓中原料的位置及磁含量，数字量输入分别与磁含量计和位置计量仪连接，用于采集设备的运行状态；

磁含量计包括内部设置有测量孔的磁感应线圈，磁感应线圈外部设置有第一护套，测量孔与第二护套内的处理器连接，处理器经由导管、接线端经输入模块与PLC主机连接，测量孔用于将采集的磁感应信号发送至处理器进行信号处理，再经由导管、接线端传送至PLC主机。

进一步的，位置计量仪包括超声波测试探头，超声波测试探头分别设置在每个煤仓中。

进一步的，位置计量仪包括密度计和液位计。

具体的，输出模块包括模拟量输出和数字量输出，模拟量输出分别与分流箱和加水阀门连接，用于根据采集到的位置及磁含量信息进行加水和分流控制，数字量输出与分流箱和加水阀门连接，用于控制设备的运行。

具体的，PLC主机采用西门子S7－300型。

具体的，ESM模块采用西门子TP80型。

具体的，操作端和管理端分别连接有打印机。

具体的，PLC主机内设置有语音模块，语音模块与喇叭连接用于发出警报。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型基于PLC的选煤控制系统中的所以PLC主机均通过PLC主机内的通讯接口与转换模块进行数据交换，然后由运算单元进行数据处理，处理后的数据传输到无线发射单元进行无线发射，将数据转换成无线WIFI热点，最终由操作端和管理端读写PLC主机内的数据，并最终达到控制设备的目的，解决了通讯线缆布线复杂、电缆损坏率高的技术难题，实现了选煤厂集中控制系统数据无线通讯和自动化水平的提高以及选煤厂厂区范围内无线网络的覆盖，能够推动我国选煤厂网络化和自动化技术的进一步发展。

进一步的，输入模块包括模拟量输入和数字量输入，分别用于实现设备的控制和数据采集。

进一步的，在磁感应线圈的内部设置测量孔，外部设置第一护套，测量孔与设置有第二护套的处理器连接用于进行测量，灵敏度高，线性好，检测精准，安装简单，使用方便。

进一步的，位置计量仪采用超声波测试探头，将超声波测试探头安装在每个煤仓中，实现对煤仓中的煤矿位置进行检测。

进一步的，采用密度计和液位计对液体和固体介质进行检测，检测精度可达到毫米级，可满足煤仓原料位置检测需求。

进一步的，通过语音模块与喇叭连接，能够在设备发生故障的时候发出提醒，并记录故障信息。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型系统连接示意图；

图2为本实用新型无线传输模块示意图；

图3为本实用新型磁含量计结构示意图。

其中，1.磁感应线圈；2.测量孔；3.第一护套；4.第二护套；5.导管；6.法兰；7.接线端。

具体实施方式

请参阅图1，本实用新型公开了一种选煤无线集控系统，包括若干PLC主机，PLC主机的通讯接口与无线传输模块的通讯接口连接，每个PLC主机的一端与输入模块连接，用于采集煤矿原料以及选煤设备信息，另一端与输出模块连接用于实现选煤控制，PLC主机还经过ESM模块与操作端和管理端连接，用于实现现场操作和远程管理控制。

请参阅图2，无线传输模块内设置有运算单元、存储单元、WIFI模块和蓝牙模块，通讯接口与运算模块连接，运算模块分别与用于存储单元、WIFI模块和蓝牙模块连接，分别用于对PLC主机发送的数据进行处理和保存，并将处理后的数据按照标准的通讯格式传输到WIFI模块和蓝牙模块，WIFI模块和蓝牙模块分别对数据进行无线发射，通过WIFI模块将数据转换成无线WIFI热点，实现整个选煤集中控制系统的数据连接。

输入模块包括模拟量输入和数字量输入，模拟量输入分别与磁含量计和位置计量仪连接，用于分别采集煤仓中原料的位置及磁含量，数字量输入分别与磁含量计和位置计量仪连接，用于采集设备的运行状态。

输出模块包括模拟量输出和数字量输出，模拟量输出分别与分流箱和加水阀门连接，用于根据采集到的位置及磁含量信息进行加水和分流控制，数字量输出与分流箱和加水阀门连接，用于控制设备的运行。

PLC主机通过数字量输出设备的运行状态进行监控；PLC主机通过ESM模块分别与操作端和管理端连接，操作端用于完成现场操作，管理端用于完成系统监测操作。

PLC主机的检测控制功能包含:

1)对生产过程中产生的参数和数据实时收集，通过对数据的处理和分析，调整自动执行装置，并通过显示设备给工作人员传递提示信息；

2)对各种监测装置进行控制，实时接收监测设备信号。通过设置报警信号，可实时记录故障信息，并保存故障发生的时间、地点等数据。当发生故障时，主要利用喇叭和监测窗口的文字显示来通知操作人员。

优选的，PLC主机选用西门子S7－300来实现其功能，包含返煤系统、原煤生产系统、上煤系统和外调煤系统，主要由CPU来完成整个系统的所有任务，包括状态监测、运行控制、参数显示、闭环控制等，ESM模块采用西门子TP80型。

优选的，操作端和管理端分别连接有打印机用于在线打印。

请参阅图3，磁含量计包括磁感应线圈1、第一护套3、第二护套4、导管5、法兰6和接线端7，磁感应线圈1装于第一护套3内部；磁感应线圈1内部设有测量孔2，测量时，含磁性物质悬浮液流经测量孔2，产生的磁感应信号经第二护套4内的处理器进行信号处理后，再经由导管5、接线端7传送到PLC主机。

在物料桶中装入流动的含磁性物质悬浮液，测量时，将磁含量计以上端投入式或者侧插入式等方式由法兰6安装于物料桶上，导管5的长度可依实际需要而定，含磁性物质悬浮液流经测量孔2时，产生的磁感应信号经第二护套4内的处理器进行信号处理后，再经由导管5、接线盒7传送到外接计算机上，得出测量数据。

位置计量仪采用超声波原料位置计量仪实现对煤仓中的煤矿位置进行检测，检测精度可达到毫米级，主要的检测介质分为液体和固体两种，可满足煤仓原料位置检测需求，在每个煤仓中均设置了一个超声波原料位置计量仪的测试探头，探头上安装了超声波传感器。

超声波原料位置计量仪器的测量原理是，通过声学的回声技术来对距离进行测量，换能器依靠控制器持续发射出的具有固定频率特点的高压脉冲来发出超声波，超声波在传播过程中遇到被测物，经过被测煤矿原料表面发生漫反射，由换能器再次接收发射回来的超声波，然后利用采集到的超声波传播往返时间和相关计算公式进行计算，从而得到换能器发射处和煤矿原料表面间距离数值，超声波传播往返所需时间与煤矿原料位置呈反比，也就是说往返时间越长，原料所在位置越低，从而通过计算获得煤矿原料在煤仓中的位置刻度。

计算公式如下:

L＝H-h＝H-(C0+αT)t/2

其中，H为煤矿原料零刻度位置与超声波检测仪探头间距离，单位：m；

h为煤矿原料表面与超声波检测仪探头间距离，单位：m；

t为超声波传播的往返时间，单位：s；

C0为超声波在0℃空气中的传播速度，C0＝3314m/s；

α为超声波速度的温度系数，单位：m/(s·℃)；

T为温度，单位：℃。

微处理器和测量探头是超声波原料位置测量仪的核心组成部件，完成超声波信号发送、接收及处理全过程，其中对接收到的返回信号的处理是通过内置的运算芯片来实现的。经过计算可得煤矿原料位置状态对比信息，见表1。

表1煤矿原料位置状态对比表：

由上表可以看到，最后输出的电流信号与煤矿原料位置呈现出一定的比例，电流范围为4.0～20.0mA，能够保证超声波信号不失真传输，从而保证所获得数据的可靠性。

本实用新型控制系统的工作原理如下：

假设没有采用手动煤矿卸载工具，煤矿位置判断具体如下：

1、当煤矿的原料位置高度低于整个煤仓高度的20％时，则判定此时的煤仓处于空置状态，且此时如果没有卸料器为其他煤仓进行卸载操作，则卸料器为这个煤仓实施煤矿卸载操作；如果现存的8个煤仓被判断均处于空置状态时，卸料器在实施煤矿卸载操作时会根据煤仓空置信息上报的时间顺序来完成相应的操作。

2、当煤矿的原料位置处于整个煤仓高度的20～40％范围内时，则判定此时的煤仓处于煤矿原料低位刻度，此时根据处于此范围内的煤仓原料位置进行排序，卸料器会按照从低到高的顺序按序进行卸载操作，当其中某个煤仓的原料位置达到90％以上时，卸料器会对其停止卸载操作，转而对排序中的下一个煤仓实施相同的卸载操作，一直到所有煤仓的煤矿原料均处于煤仓高度的90％以上时结束原料卸载操作。

3、完成以上两种操作流程之后，选煤系统会重新对所有的煤仓库存现状进行再次检查，避免出现煤矿原料低于煤仓容量90％的情况发生，不断地重复以上步骤，直到满足要求，则卸料器停止操作且回到原位，不再送煤。

本实用新型通过PLC技术与自动化控制技术、继电控制技术、计算机控制技术和微处理器控制技术的结合，增强了控制装置的智能自动化水平，保障了系统运行过程中各个环节的安全性以及选煤的高效性。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。