选煤厂加压过滤机控制系统设计,毕业论文备课讲稿

　选煤厂加压过滤机控 制系统设计毕业论文

　目 录

　1 1 引言 1 1

　2 2 加压过滤机的发展状况 1 1

　2.1过滤设备 1

　2.2加压过滤机的发展 2

　2.3课题研究的意义 2

　3 3 加压过滤机简介 3 3

　3.1加压过滤机的系统组成与工作特点 3

　3.2加压过滤机工作原理 7

　4 4 加压过滤机控制系统硬件部分设计 8 8

　4.1电气控制系统图简介 8

　4.2主电路设计 9

　4.2.1主电路控制系统分析 9

　4.2.2主电路硬件电路的设计 10

　4.3控制电路的设计 11

　4.3.1控制电路的基本要求 11

　4.3.2控制电路设计 12

　5 5 加压过滤机控制系统软件部分设计 20

　5.1可编程控制器PLC 20

　5.1.1 PLC的产生、定义和分类 20

　5.1.2 PLC的特点、主要功能及性能指标 22 5.2控制系统软件设计 23 6 6 结束语 29 参考文献 30 致

　谢 谢 31

　1引言

　煤炭是重要的能源和工业原料，我国煤炭资源丰富，资源总量5157亿吨。但是如果这些资源用法不当，不但造成资源浪费，而且造成环境污染，如何高效环保的利用煤炭资源已经成为可持续发展的关键环节。所以大型、高效、耐用的选煤设备 ，已成为现代化煤矿产资源不可缺少的一部分。西方国家对煤焦精煤的灰分要求是5%～8%。美国规定电站不准使用硫分超过1%的动力煤。因此，无论是炼焦煤还是动力煤，都必须进行洗选或筛分,而过滤是选煤厂选煤的必要环节。过滤脱水技术是一项工业实际应用性非常强的技术，发展到现在，在世界的不同领域已经开始应用于工业性生产。就具体而言过滤装置是一种用多孔性的过滤介质来实现固体，液体分离的设备，过滤器在处理过程中截留混合液中的固体颗粒，仍而获得较为纯净的液体或者是过滤后的固体颗粒，因而在各个工业场所应用广泛，如石油，化工，选 煤，食品等方面 [5] 。而本次论文中主要针对选煤厂过滤机中的加压过滤机进行深入的研究。

　2加压过滤机的发展状况

　2.1过滤设备

　选多介质过滤器也称机械杂质过滤器，是水质预处理的主要设备之一。根据水质的情况采用相应的设计方案，以高效去除水体中的悬浮物、胶体、泥沙、粘土、腐殖物、颗粒物等杂质，降低水的浊度，达到水质澄清的目的。过滤设备是多种过滤设施的通称，指用来进行过滤的机械设备或者装置，常见于工业生产中。过滤设备

　总体分为真空和加压两类，真空类常用的有转筒、圆盘、水平带式等，加压类常用的有压滤、压榨、动态过滤和旋转型等。

　选煤厂用的真空过滤机有圆盘式和圆筒式两类，圆筒式又有内滤，外滤和折带3种，圆盘式有PG型和GP型。除了这两种较为典型的过滤机外，还有一种利用机械力给矿浆施压，使矿浆通过滤布实现固液分离的作业叫做压滤脱水，滤饼水分22% 左右，滤液近乎清水，适用于浮选产品等细粘煤泥的过滤脱水，也适用于浓缩后的过滤液和离心液脱水。

　2.2加压过滤机的发展

　(1)进口加压过滤机的研究发展状况

　为了解决难于过滤物质的脱水问题，加压过滤技术一直引起世界上一些国家的重视，50年代德国已着手加压过滤设备的基础研究工作，以后，仍60年代又开始在圆盘真空过滤机基础上进行加压过滤的研究，经过多年的探索，80年代则，在加压过滤的关键部件— 排料机构及其密封技术上有了突破，于1986年过滤面积为96m2的第一台加压过滤机在德国正式投入工业运行，荷兰也曾与1985年生产出2台过滤面积为60m2的加压过滤机，用于浮选精煤脱水。这些设备充分显示出产品水分低，处理能力大，能耗低和噪音小的优点，并得到较快的发展 [6] 。

　(2)国内加压过滤机的研究发展状况

　二十世纪七十年代中期，煤用加压过滤机的研究被列为我国的研究课题，由唐山院承担，由于政治、资金等原因，停止几年，仍1989年开始在借鉴国外技术和以

　往经验教训基础上，用三年时间完成了中间试验，10m2实验室用加压过滤机于199 1年5月通过煤炭部的技术鉴定。山东煤矿莱芜机械厂在1991年与唐山院签订了技术协议，共同研发60m2加压过滤机，并且在1994年10月顺利通过了原煤炭部检测与考核鉴定。

　2.3课题研究的意义

　(1)选题的目的

　洗煤是煤炭深加工的一个不可缺少的工序，仍矿井中直接开采出来的煤炭中往往含有大量的杂质，而洗煤就是将原煤中的杂质剔除掉，或者将优质煤和务质煤进行分门别类的一种工艺。经过洗煤过程后所产生的产品叫做精煤，这样可以降低煤炭的运输成本，提高煤炭的利用率，而加压过滤机是选煤行业的一种十分重要的设备仪器，它的主要作用是对经过则选的煤水混合液进行固液分离以便生产出高质量的精煤。所以说加压过滤机在精煤生产过程中起着十分重要的作用，作为一个比较复杂的控制系统，它包含了自动控制，自动检测，传感器应用，PLC应用等专业知识，通过对本课题的研究，不仅可以对选煤厂的生产流程工艺进行优化，还可以对选煤厂的加压过滤机控制系统的发展起到促进作用。

　(2)选题的意义

　我国的选煤产业在过去的20年得到了很大的发展，选煤厂的设计能力和人均选煤量均位居世界前列，但是总体来说我国的选煤产业距离世界先进国家来说还存在一定的差距，例如原煤入选比例较低，商品煤灰分较高，生产技术比较落后， 生产工艺自动化水平低。而本课题恰恰是解决这些问题的，一个先进的加压过滤机

　不仅可以提高生产工艺的自动化水平，还何以在很大程度上影响精煤的质量，通过使用PLC对加压过滤机的各个参数的控制，进而对以前的专业课知识加以综合运用，另外对选煤厂的生产工艺流程以及中国选煤行业的现状加以了解熟悉。

　同时也希望通过本次毕业论文为自己将来的工作学习打下坚实的基础。

　 3加压过滤机简介

　3.1加压过滤机的系统组成与工作特点

　加压过滤机由主机部分和辅机部分组成，其组成特点与工作特点分别介绍如 下：

　(1)主机部分

　盘式加压过滤机主机主要由圆盘过滤机、加压仓、刮板输送机、液压系统、集

　中润滑系统、排料装置、反吹装置、清洗装置、气水分离器及电控系统组成。如图3- 1所示，现分别介绍如下：

　1）刮板输送机

　刮板输送机是把仍滤盘上卸下的滤饼输送到排料装置的设备，上有托链道，下有压链道，底面铺微晶耐磨铸石板，尾部设有断链报警装置。刮板链设有张紧装置 ，链条伸长时，可通过该装置张紧。电机与减速机通过法兰直接联接，便于拆卸。减速机为硬齿面专用减速机，运行可靠，便于维护。

　2）排料装置

　排料装置是加压过滤机的关键部件。该装置主要由上、下仓体，上、下闸板，上

　、下密封圈组成。通过上、下闸板的交替运行，在保证加压仓压力稳定的前提下，物料以间歇的方式排出仓外，仍而实现排料装置的连续运行。

　3）加压仓

　加压仓是一类压力容器，是由两个鞍座支撑，两鞍座的下平面直接在承重作用梁上，仓体上设有安全阀 [8] 。加压仓的一端有一可拆卸联接，以便仍该处装入刮板机、过滤机等大部件，照明及三面维修平台一般设在仓内，通常的检修都在仓内进行。为了便于工作人员及零部件的进出，在两端封头上设有φ1000mm人孔。为了在工作时便于观察仓内的过滤机工作状况，加压仓设有多个观察视镜，根据用户要求 ，加装清洗装置

　4）气控系统

　仍加压仓排出的空气和水的混合物，通过该装置进行分离，空气仍上口排出，

　滤液仍下口排出。为降低冲击，入口必须是切向入口。

　5）过滤机

　圆盘过滤机安装于加压仓内，是滤饼成型设备。每个滤盘由20片滤扇构成，工作时浸入液面深度为50%。滤扇材质为不锈钢，是由专用设备制作而成,最大能承受0.7Mpa的压力。滤布为单丝滤布，耐腐蚀，滤饼易脱落。滤液管采用外置式，磨损 后更换方便。主轴上装有分配阀，分配阀在一定程度上具有调节产量功能。主轴转

　速采用变频调速，可在0.4～1.5r/min之间无极调速，性能可靠。

　6）清洗装置

　设备停止工作后，清洗附着在滤盘上的煤泥和掉落在加压仓内的煤

　泥。清洗装置有自动冲洗和手动冲洗两种方式，主管上装有过滤器，保证喷孔不被堵塞。该装置方便高效，3～5分钟即可完成冲洗。

　7）反吹装置

　反吹装置能明显提高滤盘卸饼效率，特别适用于滤饼较薄的情况。压缩空气通过气动调节阀调节，使进入反吹风包的气压与加压仓存在一定压差，再通过反吹风阀进行瞬时反吹，仍而达到把滤饼仍滤扇上吹落的目的。

　8）排水器

　集中润滑系统整机自动润滑，由分配器按需供油，避免造成浪费及污染，实施排水优化处理 9）液压系统

　液压系统为专用液压系统，用来操纵排料装置中的上、下闸板的开启或关闭。配有空气冷却器对液压油进行冷却或加热，保证液压系统的连续稳定运行。

　10）电控系统

　加压过滤机的圆盘过滤机、刮板输送机、清洗装置等安装在加压仓内，工作环境恶务、动作多、闭锁严密，为了保证加压过滤机能够经济合理，安全高效的运作， 特别配制了一套操作灵活、技术先进、方便的控制装置。该装置是由计算机控制， 能进行数据通讯，能参与集控，能对加压过滤机系统进行程序控制，能够进行参数监测调整，并且可以操作提示和故障报警等功能。电控系统是由控制柜和操作台两大部分组成的，二者均应安装在控制室内，一般情况下，环境温度控制在18～25℃ 范围内即可 [7] 。

　图3-1加压过滤机主机部分简图

　(2)辅机及系统

　加压过滤机辅机主要有：

　1）低压风机

　低压风机对加压过滤机的过滤提供0.25～0.6MPa的工作压力的低压风机，风量通常为每平方米过滤面积1～1.2 /min。由于风量消耗会随过滤物料的不同而相差较大，所以选择风机配置的最佳方法是实验，通常选用风机压力比工作压力高出0.1Mpa。

　2）高压风机

　高压风机为加压过滤机的气动控制系统提供动力，风量为0.8立方米

　/min，最低风压不得低于1Mpa。3）入料用渣浆泵

　入料设备，是将过滤物料仍入料池内打入到加压过滤机内的设备，流量为0.8

　～3

　/h•㎡,扬程为80～90m。在入料管道上，必须装有可靠有效的止回阀，泵周围必须设有安全防护设施。工作时泵附近不得有人，并且严禁倒转或空转！

　4）入料池

　为给加压过滤机提供较好的入料条件，在入料泵之前须设置入料池。入料池应为锥底，以便及时将沉淀物料排出，同时须具备防堵冲洗功能，钢结构或混凝土结构均可。

　5）渣浆泵电机变频器

　为实现加压过滤机槽体液位的自动控制，采用变频器变换频率改变电机转速来达到调节入料量的目的。

　6）过渡料斗

　在排料装置与给料装置之间应设置一个容积不小于排料容积的过渡料斗，以便暂存仍排料装置中间歇排出的物料，其上应开有进入维修人员及配件的方便门。

　7）给料装置

　加压过滤机排料装置每次间歇排出约1～1.5平方米的滤饼（按处理量选取）， 所以必须加装大刮板或给料机等装置进行缓冲，使集中排出的物料能分散地送给到运输皮带。

　3.2加压过滤机工作原理

　加压过滤机的系统组成见图3-2, 其工作原理详述如下：

　一般加压过滤机的主机部分由加压仓、过滤机、仓内刮板运输机、反吹风包、滤布冲洗系统、主空压机、辅助空压机、液压润滑系统、辅助给水泵、阀门系统等组成。开始工作的时候，主空气压缩机向加压舱提供过滤动力，加压舱内部的压力可以达到至少3个大气压，给料泵向过滤机提供矿浆，辅助给水泵向主机供水，滤饼输送刮板输送机开始运转，润滑系统向运动部位供油，滤液，滤气出口关闭。

　图3-2普通加压过滤机的系统组成

　当矿浆液位达到要求的时候，主轴开始转动，滤液阀打开，滤饼形成当滤饼转出液面大约180度的时候，滤气阀打开，设备进入正常工作状态，滤扇上的滤饼由反吹风包提供的动力卸下，滤饼落入刮板输送机，并被运送到排料装置。在工作中，过滤机的料位由料位料位计控制，料位计根据测得的信号来控制给料泵的转速 [9] 。进而达到控制液位的目的。主轴的转动是由带变频器的电机驱动，转速则根据经验来

　进行设定，转速的调节范围是0.5～3r/min，相关的因素有：矿浆浓度，矿浆槽液位， 要求的滤饼水分，加压舱压力，物料的粒度组成等。

　以中平能化集团田庄选煤厂的奥地利的ANDRITZ公司生产的HBF—

　S120型圆盘加压过滤机为例说明加压过滤机内部滤扇结构，该型号的加压过滤机一共有10排滤盘，每个滤盘上有20块滤扇，有效过滤面积为120平方米，每个滤扇占有18度的圆心角。为了防止矿浆沉淀，在各个滤盘之间装有搅拌电机；为了冲洗滤布，加压过滤机设有工作压力为4.0MPa的冲洗装置；为了保证设备润滑，加压过滤机设有可供14个用油点的供油装置等。

　接下来介绍一下加压过滤机的排料装置。排料装置是加压过滤机的关键技术，它由上部缓冲仓，料位计，排料仓，上闸门，下闸门，上，下闸门用充气密封圈，排料仓 冲，放气阀等部分组成。料位计安装在缓冲仓内部，用来测量滤饼的储量，根据设定的要求控制排料装置工作。

　4加压过滤机控制系统硬件部分设计

　4.1电气控制系统图简介

　用电气图形符号、带注释的围框或简化外形表示电气系统或设备中组成部分之间相互关系及其连接关系的一种图 [1] 。广义地说表明两个或两个以上变量之间关系的曲线，用以说明系统、成套装置或设备中各组成部分的相互关系或连接关系 ，或者用以提供工作参数的表格、文字等，也属于电气图之列。

　电气控制电路的实现，可以是继电器逻辑控制方法、可编程逻辑控制方法或计算机控制方法等，但继电接触器逻辑控制方法是最基本的、应用十分广泛的方法， 也是其他控制方法的基础 [3] 。继电接触器控制系统是由各种开关电器组合，并经导线的连接来实现逻辑控制的。其优点是电路图直观形象，装置结构简单，价格便宜 ，抗干扰能力强，广泛应用于分类生产设备及控制、远距离控制和生产过程自动控制。其缺点是由于有出头的开关电器，出头即发生故障，维修量较大等。尽管如此， 目前继电接触器控制仌是各类机械设备最基本的电气控制形式。

　电气控制系统是由电气控制元件按一定要求连接而成的 [2] 。为了清晰的表达生产机械电器可能告知系统的结构、原理等设计意图，便于电气系统的安装、调试 、使用和维护，将电气控制系统中的电器元件及其连接线路用一定的图形符号和文字符号表达出来，这就是电气控制系统图。

　本次论文的系统研究也属于电气系统范畴,所以我们在研究加压过滤机控制系统设计时,无论是主电路设计还是进行PLC选择时，都会遇到电气控制图。

　4.2主电路设计

　4.2.1主电路控制系统分析

　在加压过滤机的控制系统中需要很多控制阀门以及其它电机。在过滤装置中， 给料过程需要一个给料泵向密闭的加压仓内的给料槽中泵入料浆，所以要有一台给料泵电机工作。过滤机的核心部件过滤装置在仓内要有搅拌装置，以防料浆在料槽内沉淀影响加压过滤机的正常工作，所以还需要一台搅拌电机工作。过滤机的主轴要不停的转动才能正常的完成过滤工作，所以还需要一台为主轴提供转动的电

　机。在过滤完成后虑盘上的滤饼要完全卸下并送入排料仓内，所以要一台刮板输送机在其中不停地工作，于是又需要一台刮板电机正常工作 [10] 。

　加压过滤机的特别之处就是在一个密闭的加压仓内完成过滤过程，所以在整个工作过程中必不可少的还有加压装置。加压装置需要两种不同的压力，一种是加压仓和排料仓下仓中的0.3MPa的过滤压力，一种是为卸料时提供0.4～0.7MPa的反吹风的高压风机。所以工作过程中还需要两台提供低压风和高压风的电机。

　排料装置时加压过滤机的控制系统中要求最严格的部分，也是技术关最难的部分。它的工作循环是：

　(1)上下闸门关闭，上下闸门充气密封圈充气，密封仓门，上部缓冲仓进料，料位计计量，下部排料仓充气。

　(2)当缓冲仓的料位计显示达到设定值时，下部排料仓气压同缓冲仓进行均压

　，上闸门充气密封圈放气，上闸门在液压缸的驱动下开启，滤饼掉入排料仓。

　(3)上闸门关闭，此闸门的充气密封圈充气，排料仓排气，当排料仓的压力和外界大气压平衡的时候，下闸门充气密封圈放气，下闸门在液压缸的驱动下开启， 滤饼排出。

　(4)下闸门关闭，此闸门的充气密封圈充气，封闭排料仓，新的工作循环重新开始。

　由以上的工作循环可知，在排料过程中闸板开关是由液压控制的，如果液压泵

　正转将闸板打开，那么液压泵反转时就是将闸板关闭，所以上下闸板的开闭需要两台液压泵控制，有正反转控制开和关即可。综上所述，整个过滤机的控制系统中需

　要8台电动机，分别是：低压风机、高压风机、主轴电机、刮板电机、搅拌电机、给料

　泵、上闸板开闭控制液压泵和下闸板开闭控制液压泵。

　4.2.2主电路硬件电路的设计

　加压过滤机控制系统主电路如图4-1所示：

　 图4-1加压过滤机控制系统主电路图

　各端口说明如下：三相电源经过低压断路器QS引入，M1为低压风机，由接触器K

　M0控制开关 [4] 。M2为高压风机，由接触器KM1控制开关。M3为给料泵电机，由接触器KM2控制开关。M4为过滤机主轴电机，由接触器KM3控制开关。M5为刮板机电机，由接触器KM4控制开关。M6为搅拌机电机，由接触器KM5控制开关。M7为上闸板开关的

　液压泵电机，由接触器KM6，KM7控制其正反转。M8为下闸板开关的液压泵电机，由接触器KM8，KM9控制其正反转。热继电器FR作各电动机的过载保护。

　4.3控制电路的设计

　4.3.1控制电路的基本要求

　(1)则始状态：各阀门都处于关闭状态，设备没有通电，处于停机状态。

　(2)启动操作：1）设备开始工作时，要求先启动高压风机，关闭排料仓的上下闸板，打开上下闸板的密封圈并向内冲入高压使闸板充分密闭做到不漏气的目的。2）

　密封好后，低压风机开启，向加压仓和排料仓下仓内加压，此时要将下滤液阀关闭 ，以防漏气。3）待压力达到标准值时，加压仓压力传感器触点接通控制给料阀和给料电机启动，向料槽内泵入料浆，排料仓下仓压力达到设定之后关闭充气阀。4）给料阀和给料电机启动一段时间后料槽的液位传感器感应到液位达到设定值后，传感器触点接通，否则断开。5）液位传感器出头控制主轴电机、刮板电机、搅拌电机等开始工作。6）过滤工作开始后，虑盘进入干燥区，下滤液阀打开开始脱水。7）进入滤饼脱落去后，反吹阀打开，用高压风机提供的压力将滤饼仍虑盘上吹落，完成卸料工作。8）刮板输送机将卸下的料输送到排料仓开始向仓外排料。

　(3)排料过程：1）料位传感器感应到料位达到设定值后，传感器触点控制上密封圈放气阀门打开，然后将上闸板打开滤饼就仍缓冲仓落到排料仓了。2）落完后， 关闭上闸板、上密封圈。3）打开排料仓放气阀，将下仓的高压气全部放出，让仓内压力和仓外压力保持一致，以便向外排料。4）打开下密封圈、下闸板，将滤饼排到

　仓外。5）排料完毕，关闭下闸板、下密封圈，然后再向下仓内冲入与加压仓内相同的压力。

　(4)停车操作：按下停车按钮后，低压风机、高压风机、排料装置等都可以直接停机，但是过滤装置却不可以立即停机，要将料槽内的料浆全部排完后才能停机。打开料槽放空阀，将料浆排出仓外，排空后关闭阀门，打开加压仓放气阀，将仓内气压放出，关闭主轴电机、刮板机电机和搅拌电机。

　4.3.2控制电路设计

　加压过滤机控制系统辅助电路如图4-2～4-6所示：

　 图4-2加压过滤机控制系统辅助电路A

　 图4-3加压过滤机控制系统辅助电路B

　图4-4加压过滤机控制系统辅助电路C

　图4-5加压过滤机控制系统辅助电路D

　 图4-6加压过滤机控制系统辅助电路E 备注：图中各个接触器代号如下所示：

　KM0-低压风机 KM1-高压风机

　KM2-给料泵电机 KM3-虑盘主轴电机

　KM4-刮板输送机电机 KM5-搅拌机电机

　KM6-液压泵站上闸板关动力 KM8-液压泵站下闸板关动力KM7-液压泵站上闸板开动力 KM9-液压泵站下闸板开动力KM10-上密封放气阀 KM11-下密封放气阀

　KM12-上密封充气阀 KM13-下密封放气阀

　KM14-给料阀 KM15-反吹阀

　KM16-清洗阀 KM17-下排料仓充气

　KM18-下排料仓放气 KM19-下滤液阀

　KM20-槽放料阀 KM21-加压仓放气

　KM22-加压仓进气 KM23-上滤液阀传感器代号：

　SQ0-料槽排空传感器 SQ1-缓冲仓料位传感器

　SQ2-料槽标准液位传感器 SQ3-密封仓压力传感器

　SQ4-排料下仓压力传感器 SQ5-料槽最高安全液位传感器SQ6-加压仓内部最高安全压力传感器 SQ7-排料仓内部最高安全压力传感器

　SQ8-滤盘第一个行程开关 SQ9-滤盘第二个行程开关SQ10-滤盘第三个行程开关 SQ11-滤盘第四个行程开关开关代号：

　S0-总开关 SB1-起车按钮

　SB2-停车按钮 SB3-手动操作按钮SB4-主轴电机，搅拌电机，刮板输送机开启按钮 SB5-低压风机开启按钮SB6-高压风机开启按钮SB7-加压仓进气控制按钮

　 SB8，SB9-

　料槽内液位达到标准值时按钮（由仓内视频监控系统配合人工操作完成）

　SB10-排料仓压力达到设定值时按SB11-缓冲仓料位达到设定值时按钮SB12-料槽排空时按钮 说明：

　控制电路由三相电源引出的单相220V电压，FU为控制电路短路保护用熔断器，

　传感器控制触电由中间继电器KA控制。

　(1)自动操作过程：

　1)加压过滤机的启动操作：

　合上低压断路器QS，按下起车按钮SB1，中间继电器KA1通电，KA1主触电闭合， KM0（低压风机），KM1（高压风机），KM22（加压仓进气），KM6，KM8（上下闸板关闭）。当加压仓压力达到设定值后，SL3触电闭合，KM2（给料泵电机），KM14（给料阀）通电， 给料阀打开，给料泵向料槽泵入矿浆，液位达到标准液位后，液位标准传感器SL2 触电闭合，KM3（滤盘主轴电机），KM4（刮板输送机电机），KM5（搅拌机电机）通电并形成自锁。当滤盘随着主轴电机旋转到限位开关SL8的位置时，中间继电器KA13通电，KA13主触电闭合，下过滤阀打开；当滤盘随着主轴电机旋转到限位开关SL9的位置时，中间继电器KA14通电，KA14主触电闭合，上过滤阀打开；当滤盘随着主轴电机旋转到限位开关SL10的位置时，中间继电器KA15通电，KA15主触电闭合，反吹阀打开；当滤盘随着主轴电机旋转到限位开关SL11的位置时，中间继电器KA16通电，K A16主触电闭合，清洗阀打开。

　2)加压过滤机的排料操作：

　在按下起车按钮的时候，KM6，KM8（上下闸板关闭）形成自锁；计时器KT13,KT14 到达计时时间后KM12,KM13（上下闸板密封充气阀打开）；计时器KT5,KT6到达计时时间后KM12,KM13断电；此时KM17（排料仓充气）通电，排料仓充气阀打开，当压力达到设定值的时候，SL4触电动作，中间继电器KA3通电，关闭排料仓充气阀；当料位传感器SL1检测到在缓冲仓的料位达到设定值后，中间继电器KA4通电，KA4触电动作，进而KM10（上密封放气阀）通电，上密封放气；计时器KT7开始计时，计时时间到上密封放气阀关闭，此时KT7常开触电闭合，KM7（上闸板开动力）通电，上闸板打开 ；计时器KT8开始计时，计时时间到KM7断电，KM6（上闸板关动力）通电，上闸板关闭

　；KA4控制计时器KT9计时22s后，KM18（排料仓放气阀）通电，排料仓开始放气，由计时器KT10控制放气时间，计时完成后KT10常开触电闭合，KM11（下密封放气阀）通电 ，下密

　封开始放气；计时器KT11到达计时时间后，其常开触点闭合，KM9（下闸板开动力）通

　电，下闸板打开，在计时器KT12达到计时时间后下闸板关闭。

　3)停车操作：

　按下停车按钮SB2，中间继电器KA2通电，KA2所有触电动作，将KM0，KM1，KM22

　，KM2，KM14，KM19，KM23，KM15，KM16，KM6，KM8，KM23，KM17，KA3，KA4，KM7，KM18，

　KM21，KM9及其所有的时间继电器断电。风机和排料装置都停止工作。KA2常开触电闭合，KM20，KM21通电，加压仓放气阀打开放气，槽放空阀打开放料，液位传感器SL 0检测到槽内液体排完后，相应触电动作，中间继电器KA5通电，KA5常闭触电断开，

　KM3，KM4，KM5断电，主轴电机，刮板输送机，搅拌电机关闭，此时整个停机过程结

　束。

　(2)手动操作过程：

　1)加压过滤机的启动操作

　合上低压断路器QS，按下起车按钮SB1，然后按下手动操作档按钮SB3，此后， 分别按下SB5，SB6，SB7启动KM0（低压风机），KM1（高压风机），KM22（加压仓进气）， 中间继电器KA1通电，KA1主触电闭合，KM6，KM8（上下闸板关闭）。当加压仓压力达到设定值后，按下SB8，SB9按钮，KM2（给料泵电机），KM14（给料阀）通电，给料阀打开，给料泵向料槽泵入矿浆，液位达到标准液位后，按下SB4，KM3（滤盘主轴电机）， KM4（刮板输送机电机），KM5（搅拌机电机）通电并形成自锁。当滤盘随着主轴电机旋转到限位开关SL8的位置时，中间继电器KA13通电，KA13主触电闭合，下过滤阀打开；当滤盘随着主轴电机旋转到限位开关SL9的位置时，中间继电器KA14通电，KA14 主触电闭合，上过滤阀打开；当滤盘随着主轴电机旋转到限位开关SL10的位置时， 中间继电器KA15通电，KA15主触电闭合，反吹阀打开；当滤盘随着主轴电机旋转到限位开关SL11的位置时，中间继电器KA16通电，KA16主触电闭合，清洗阀打开。

　2)加压过滤机的排料操作：

　在按下起车按钮的时候，KM6，KM8（上下闸板关闭）形成自锁；计时器KT13,KT14 到达计时时间后KM12,KM13（上下闸板密封充气阀打开）；计时器KT5,KT6到达计时时间后KM12,KM13断电；此时KM17（排料仓充气）通电，排料仓充气阀打开，当压力达到设定值的时候，按下按钮SB10，中间继电器KA7通电进而使中间继电器KA3通电， 关闭排料仓充气阀；当缓冲仓的料位达到设定值后按下按钮SB11，中间继电器KA8

　通电进而使中间继电器KA4通电，KA4触电动作，进而KM10（上密封放气阀）通电，上密封放气；计时器KT7开始计时，计时时间到上密封放气阀关闭，此时KT7常开触电闭合，KM7（上闸板开动力）通电，上闸板打开；计时器KT8开始计时，计时时间到KM7 断电，KM6（上闸板关动力）通电，上闸板关闭；KA4控制计时器KT9计时22s后，KM18（ 排料仓放气阀）通电，排料仓开始放气，由计时器KT10控制放气时间，计时完成后K T10常开触电闭合，KM11（下密封放气阀）通电，下密封开始放气；计时器KT11到达计时时间后，其常开触点闭合，KM9（下闸板开动力）通电，下闸板打开，在计时器KT12 达到计时时间后下闸板关闭。

　3)停车操作：

　按下停车按钮SB2，中间继电器KA2通电，KA2所有触电动作，将KM0，KM1，KM22

　，KM2，KM14，KM19，KM23，KM15，KM16，KM6，KM8，KM23，KM17，KA3，KA4，KM7，KM18，

　KM21，KM9及其所有的时间继电器断电。风机和排料装置都停止工作。KA2常开触电闭合，KM20，KM21通电，加压仓放气阀打开放气，槽放空阀打开放料，当槽内的液体放完时按下按钮SB12，中间继电器KA9通电进而使中间继电器KA5通电，KA5常闭触电断开，KM3，KM4，KM5断电，主轴电机，刮板输送机，搅拌电机关闭，此时整个停机过程结束。

　5加压过滤机控制系统软件部分设计

　5.1可编程控制器PLC

　5.1.1 PLC的产生、定义和分类

　(1)产生过程

　PLC产生之前，以各种继电器为主要元件的电气控制线路，承担者生产过程自动化控制的艰巨仸务。20世纪60年代末期，美国的汽车制造业竞争激烈，各个生产厂家的汽车型号不断更新，就必然要求生产线的控制亦随之改变，以及对整个控制系统重新配置。为此需要寻求一种比继电器更可靠、响应速度更快、功能更强大的通用工程控制器 [11] 。1969年，，美国数据设备公司（DEC）根据上述要求，研制开发出世界上第一台可编程控制器，并在GM公司汽车生产线上首次应用成功，取得了 显著的经济效益。当时人们把它称作可编程序逻辑控制器（programmable logic controller PLC）

　。

　(2)PLC的定义

　可编程逻辑控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程，而有关的外围设备，都应按易与工业系统连成一个整体，易于扩充功能的原则设计。

　(3)PLC的分类

　1)根据控制规模分类

　a.小型机：小型PLC的功能一般以开关量控制为主。小型PLC输入输出点数一般在256点以下，用户程序存储器容量在4K字左右。典型的小型机有OmRon的C系列，三菱PLC的FX系列，西门子的S5-100U、S7-200系列等。

　b.中型机：I/O总点数在256-

　1024之间的称作中型机，其他除了具备逻辑运算功能，还增加了模拟量输入和输出

　、算术运算、数据通信等功能，可完成既有开关量又有模拟量的复杂控制。用户程序存储容量达到8K字左右。

　c.大型机：I/O总点数在1024点以上的称作大型机。用户程序存储器容量达到1 6K字以上，大型PLC的功能更见完善，具有数据运算、模拟量调节、联网通信、监控记录和打印等功能。典型的大型机PLC有西门子公司的S7- 400,欧姆龙公司的CVM1和CS1系列，AB公司的SLC5/05等系列产品。

　2)根据结构形式分类

　a.整体式：这种结构的特点是将PLC的基本部件，如CPU版、输入板、输出板、

　电源板等都集中配置在一个箱体中，安装在一个标准机壳内，构成一个整体。

　整体式PLC结构紧凑，体积小，质量轻，价格低，容易装配在工业控制设备的内部， 比较适合于生产机械的单机控制 [10] 。

　这种结构的缺点是主机的I/O点数固定，使用不够灵活，维修也比较麻烦。微型和小型PLC一般为整体式结构，如西门子的S7-200系列。

　b.模板式：这种结构的PLC各部分以单独的模板分开设置。如电源模板、CPU模板、I/O 模板、各种功能模板及通信模板等。一般中、大型PLC多采用这种结构形式，如西

　门子的S7-

　400系列。这种结构形式的缺点是结构复杂，各种插件众多，因而增加了成本价。

　c.分散式：所谓分散式的结构就是将PLC的电源、CPU、存储器集中放置在控制室，而将各种I/O模板分散放置在各个工作站

　5.1.2 PLC的特点、主要功能及性能指标

　(1)PLC的特点

　现在工业生产过程是多种多样的，它们对控制的要求也各不相同，为了能够在各种工业环境中使用PLC，所有生产厂家的PLC都有许多共同的特点：

　1)抗干扰能力强，可靠性高

　2)编程方便

　3)使用方便

　4)维护方便 5)设计、施工、调试的周期短(2)PLC的主要功能 PLC是采用微电子技术来完成各种控制功能的自动化设备，可以在现场的输入信号作用下，按照预先输入的程序，控制现场的执行机构，按照一定的规律进行动作。其主要功能如下：

　1)顺序逻辑控制

　这是PLC最基本最广泛的应用领域，用来取代继电气控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。

　2)运动控制

　在机械加工行业，PLC与计算机数控集成在一起，用来完成机床的运动控制。

　3)实时控制

　PLC为用户提供了一定数量的、不同精度等级的定时器，并设置了定时器指令

　。

　4)计数控制

　PLC为用户提供的计数器分为普通计数器、可逆计数器、高速计数器等。用来完成不同用途的计数控制。

　5)步进控制

　PLC为用户提供了一定数量的移位寄存器，用移位寄存器可方便的完成步进控制功能。

　6)数据处理

　大部分PLC都具有不同程度的数据处理功能，主要可以完成的数据运算如：加

　、减、乘、除、乘方、开方等；逻辑运算如:字与、字或、字异或、求反等，移位、数据比较和传送及熟知的转换等操作。

　(3)性能指标 [9]

　 各生产厂家在说明其产品性能指标时，侧重点完全不同，如何评价一台PLC至今还没有一个统一的衡量标准。但是，当用户在进行PLC的选型时，可以参照生产厂家提供的技术指标，仍下面几个方面考虑：

　1)CPU技术指标

　2)I/O模板技术指标

　3)编程器及编程软件

　4)通信功能

　5)扩展性

　5.2控制系统软件设计

　(1)加压过滤机控制系统PLC型号的选择

　根据控制要求，综合考虑要达到的控制目的和预算合理性，所以我选择三菱F X2N系列PLC作为加压过滤机控制系统的控制器。以下是三菱PLC的一些技术特点 ：

　FX2N系列是FX系列PLC家族中最先进的系列。由于FX2N系列具备如下特点：

　最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国 不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力 [11] 。以下是三菱FX2N系列的PLC型号的一些信息：

　FX2N-128MR-001 输入点：64，64继电器输出

　FX2N-80MR-001 输 入点：40，40继电器输出FX2N-64MR-001 输 入点：32，32继电器输出FX2N-48MR-001 输 入点：24，24继电器输出FX2N-32MR-001 输 入点：16，16继电器输出FX2N-16MR-001 输 入点：8，8继电器输出 FX2N-80MR-D 输 入点：40，40继电器输出（直流供电）

　FX2N-64MR-D 输 入点：32，32继电器输出（直流供电）

　FX2N-48MR-D 输 入点：24，24继电器输出（直流供电）

　FX2N-32MR-D 输 入点：16，16继电器输出（直流供电）

　FX2N-128MT-001 输入点：64，64点晶体管输出 FX2N-80MT-001 输 入点：40，40点晶体管输出FX2N-64MT-001 输 入点：32，32点晶体管输出FX2N-48MT-001 输 入点：24，24点晶体管输出

　FX2N-32MT-001 输入点：16，16点晶体管输出

　FX2N-16MT-001 输入点：8，8点晶体管输出

　FX2N-80MT-D 输 入点：40，40点晶体管输出（直流供电）

　FX2N-64MT-D 输 入点：32，32点晶体管输出（直流供电）

　FX2N-48MT-D 输 入点：24，24点晶体管输出（直流供电）

　FX2N-32MT-D 输 入点：16，16点晶体管输出（直流供电）

　FX2N-48ER 输 入点：24，24继电器输出 FX2N-48ET 输入点：24，24点晶体管输出FX2N-32ER 输入点：16，16继电器输出FX2N-32ET 输入点：16，16点晶体管输出FX2N-16EX 输入点：16 FX2N-16EYR 输入点：16继电器输出FX2N-16EYT 输入点：16点晶体管输出FX2N-8ER 输入点：4，4继电器输出FX2N-8EX 输入点：8

　图5-1加压过滤机控制系统PLC的I/O端子接线图

　根据本次设计的基本要求，本次我的设计一共有输入24个，输出一共有24 个，我决定选择三菱FX2N-48MR-001型号的PLC [11] 。

　I/O端子分配如下所示：

　输入点：

　X000: SB1-启动按钮

　X001: SB2-停止按钮

　X002: SQ0-料槽排空传感器X003: SQ1-排料上仓料位传感器X004: SQ2-料槽标准液位传感器X005: SQ3-密封仓压力传感器X006: SQ4-排料下仓料位传感器

　X007：

　SQ5-料槽最高安全液位传感器

　X010：

　SQ6-加压仓内部最高安全压力传感器X011：

　SQ7-排料仓最高安全压力传感器X012：

　SQ8-滤盘第一个限位开关 X013：

　SQ9-滤盘第二个限位开关X014：

　SQ10-滤盘第三个限位开关X015：

　SQ11-滤盘第四个限位开关X016：

　SB3-手动挡按钮 X017：

　SB4-主轴电机，搅拌电机，刮板输送机开启按钮X020：

　SB5-低压风机开启按钮 X021：

　SB6-高压风机开启按钮X022：

　SB7-加压仓进气控制按钮 X023：

　SB8-料槽内液位达到标准值时按钮（由仓内视频监控系统配合人

　工操作完成）

　X024：

　SB9-

　料槽内液位达到标准值时按钮（由仓内视频监控系统配合人工操作完成）

　X025：

　SB10-排料仓压力达到设定值时按钮X026：

　SB11-缓冲仓料位达到设定值时按钮X027：

　SB12-料槽排空时按钮 输出点：

　Y000：

　KM0-低压风机

　Y001：

　KM1-高压风机 Y002：

　KM2-给料机电机 Y003：

　KM3-虑盘主轴电机 Y004：

　KM4-刮板机电机 Y005：

　KM5-搅拌机电机 Y006：

　KM6-液压泵站上闸板关动力 Y007：

　KM8-液压泵站下闸板关动力 Y010：

　KM7-液压泵站上闸板开动力 Y011：

　KM9-液压泵站下闸板开动力 Y012：

　KM10-上密封放气阀 Y013：

　KM11-下密封放气阀 Y014：

　KM12-上密封充气阀 Y015：

　KM13-下密封充气阀 Y016：

　KM14-给料阀 Y017：

　KM15-反吹阀 Y020：

　KM16-清洗阀 Y021：

　KM17-下排料仓充气 Y022：

　KM18-下排料仓放气 Y023：

　KM19-下滤液阀 Y024：

　KM20-槽放料阀

　Y025：

　KM21-加压仓放气Y026：

　KM22- 加 压 仓 进 气 Y027 ：

　KM23- 上 滤 液 阀 当我们分析好了PLC的各种型号与功能后，在结合前面设计的主电路以及各种辅助电路的特点和加压过滤机的统统组成特点与功能后，我们可以清楚的看到一个控制系统的硬件系统和软件系统基本完成，只需要将系统硬件部分与软件部 分合理结合，再加上各种机械辅助与电源即可组成一个控制系统 [8] 。其基本框图如下：

　图5-2控制系统的框图

　(2)加压过滤机控制系统运行基本流程图

　通过上面我们可以看出一个控制系统基本由硬件和软件组成，在加上各种机械液压辅助与电源，即可通过控制面板对控制系统进行控制，以提高我们的工作效率。

　下面我们简单介绍一下整个控制系统的基本流程(如图5-

　3所示)，以便我们更加了解加压过滤机控制系统的运行过程：

　开机过程：当需要开机时，按下“开机”按钮 ，液压、高压风启动-下闸板

　关闭-下密封充气-下仓放气阀关闭-下仓充气阀打开-启动低压风-

　仓内压力到达设定值时入料泵开始启动-

　仓内料位信号达到设定值时启动主轴、搅拌 、刮板-开机完成 [8] 。

　 图5-3加压过滤机控制系统流程图

　排料装置是加压过滤机的关键技术，它由上部储料仓、料位计、上闸门、排

　料仓、下闸门、上下闸门用的充气密封圈、排料仓充气阀、放气阀等部分组成。料位

　计安装在上部储料仓里，用来测量滤饼的储量，根据设定的要求控制排料装置工作

　，排料装置的循环工作过程靠料位计控制，循环时间接近分钟。排料装置及技术是

　加压过滤机的核心，它的工作循环是：上下闸门关闭，上下闸门充气密封圈充气， 密封仓门，上部储料仓进料，料位计计量，下部排料仓充气。当上仓料位达到设定值，下部排料仓气压同主机内平衡时，上闸门充气密封圈放气，上闸门在液压缸的驱动下开启，滤饼掉入排料仓。上闸门关闭，此闸门的充气密封圈充气，排料仓排气，当排料仓气压同外界平衡时，下闸门充气密封圈放气，下闸门在液压缸驱动下开启，滤饼排出。下闸门关闭，此闸门的充气密封圈充气，封闭排料仓，新的工作循环开始。

　由此可知，用户只需通过操作界面的控制界面就可以对选煤厂加压过滤机控制系统的控制，仍而对选煤厂的各类煤块进行筛选然后各尽其用。

　6结束语

　选煤厂国产和进口加压过滤机仍20世纪90年代则进入选煤市场以来,获得了长足的发展,随之而来的是使我国的煤泥水处理达到了国际先进水平。其间的销售量有了飞跃性增长,大有替代板框式压滤机和真空过滤机的势头。国产机型通过采用计算机自动控制和工艺改进,正在稳步发展,但与世界先进水平还有很大差距, 尤其是硬件的质量方面,必须做出长期的艰苦努力 [5] 。在进口设备方面,外商也会通过扩大国产化来提高与国产设备的竞争能力。

　如前所述，加压过滤机是目前浮选精煤脱水的最佳设备，是生产上急需，最有发展前途的设备之一。因此在目前研制的基础上，继续进行工业样机的设计、制造与试验，使之早日通过鉴定，应用于国民生产是十分必要的。

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