导语：提高装车站装煤效率是实现商品煤顺利外运，提升企业经济效益的重要手段。本期转化果平台推荐的《基于PLC的选煤厂商品煤动态自动定量装车系统开发与应用》，利用PLC自动控制原理，编写自动控制程序，实现对装车胶带机、溜槽翻板电动机集中自动控制，系统能够提前设定装载量，交替连续动态装车，装车过程中无需人为干预。该系统适用于无铁路运输及无自动装车系统，主要靠汽车运输且装车量大、装车准确性要求较高的选煤厂商品煤动态装车运输场所，同时也可以用于其他运输计量场所。
一、项目背景
某煤矿选煤厂商品煤动态装车系统存在一下问题：
① 装车能力：1.4米胶带机小时运煤量1400t/h单车装车时间1.5min-2min，最大装车量由之前960车/天，选煤厂商品煤汽运能力具备3.2万吨/天的外运能力。
② 操作环境：装车量全部靠人工通过目测汽车衡积算器显示量控制，装车过程对人工熟练程度依赖较高，欠装及超装现行明显，且因人工操作，胶带机运煤量装车效率低。
③ 成本控制：现场专门雇佣装载机进行车辆补吨及超装卸煤清理，年补吨费用约120万元左右，装车成本高。
二、研究内容
1.系统构成
采用西门子小型模块化PLC——西门子1214PLC开发自动定量控制系统，系统由控制计算机、PLC控制箱、汽车衡传感器、翻板限位传感器、电笛等构成。
2.基本原理
利用PLC自动控制原理，编写自动控制程序，通过采集汽车衡称重传感器及积算器数据，并安装限位传感器，实现对装车胶带机、溜槽翻板电动机集中自动控制。系统能够提前设定装载量，达到设定量后，双卸料溜槽翻板自动翻转，交替连续动态装车(装车外景见附图1)，装车过程中无需人为干预系统。
图1 带翻板双卸料口装车外景图
3.关键技术
① PLC控制系统的开发、系统功能的设置及不同种类传感器通讯。
② 实现大运量运煤胶带机无缓冲仓自动定量直接动态高效率、高精度装车。
4.工艺流程
① 利用西门子小型模块化PLC——西门子1214PLC开发自动控制系统，通过采集汽车衡计量显示数据，实现对翻板的控制(见图2)。
图2 临时装车胶带机自动控制示意图
② 在翻板左右两侧各增加一个接近开关，实现50%到位和100%到位控制，同时具备手动及自动控制功能，手动控制同改造之前，以便于装车员使用，手动控制程序见图3。
图3 手动控制程序原理图
③自动控制主要由三步组成，一是提前输入装载量(即车辆毛重)，默认值为49吨，每侧可以输入10组数据(见图4)。二是开始一侧装车后，PLC根据汽车衡仪表计量数据采集重量与输入的装载量进行数据比对，考虑溜槽落煤点与车厢顶端存在高度差，故每一侧均根据实际测量，设置了超前量(见图5)。三是一侧完成装车后，翻板自动倒在另一侧开始装车，实现自动循环装车(见图6)，现场安装图(见图7)。
图4 重量输入步骤控制程序原理图
图5 装车称重数据采集控制程序原理图
图6 装车过程翻板自动控制程序原理图
图7 现场PLC控制箱安装图
④ 超前量及输入设置，根据现场反复调试，里侧溜槽(胶带机机头正下方)超前量(即提前倒翻板的量)设置为1.6吨，外侧超前量设置为2.2吨(超前量根据现场溜槽结构及现场实测确定)，装车误差控制在200kg范围。装车系统默认称重量为49吨，可根据实际情况更改，每侧一次可输入10组数据，可减少装车员的输入次数(见图8)。
图8 现场自动装车操作界面图
5.系统特点
(1)系统适用性强，降低了装车过程中对人员的依赖性，实现了设备之间数据共享互控。翻板控制按50%、100%开度设定，装载量数据可10组同时输入，在自动控制的同时仍具备手动功能，若系统出现故障可转人工直接控制。
(2)提高了车辆循环率，商品煤外运效率明显提高，装车现场环境改善，满足了矿井生产需求。
三、应用效果
1.装车能力：该系统应用后，1.4米胶带机小时运煤量提高400t/h单车装车时间控制在1.5min以内，提高了现场自动化水平，降低了劳动量。最大装车量由之前960车/天提高到1200车/天，商品煤汽运能力具备4万吨/天的外运能力，加之输煤系统，商品煤外运能力达120-140万吨/月，匹配矿井能力。
2.操作环境：应用自动装车系统后，翻板由PLC自动控制，装车员只需提前将称重量输入电脑，控制电铃指挥车辆前进即可，无需其它操作，一次完成装车，减少了对人工的依赖，提高了装车效率。
3.成本控制：系统应用后，超装现象较以前明显减少，临时煤场卸煤量减少，不再专门雇佣装载机，年节约费用120万元，降低了装运成本。
4.直接效益：装车准确性可达到98%以上，现场无需专门雇佣装载机，据估算，年节约补吨费用约120万元左右。
四、推广应用前景
该系统利用计算机提前输入装载量，达到装载量后，翻板自动翻转，交替连续装车，实现动态自动定量装车的目标，在降低对人工依赖性的同时提高了一次装车准确性，投资小，成果明显。
该系统适用于无铁路运输及无自动装车系统，主要靠汽车运输且装车量大、装车准确性要求较高的选煤厂商品煤动态装车运输场所，同时也可以用于其他运输计量场所。
