xxxxx房屋拆遷有限責(zé)任公司xxx年工作總結(jié)

Xxxx房屋拆遷有限責(zé)任公司

xxxx年工作總結(jié)

201*年，在全體職員的共同努力下，公司的拆遷業(yè)務(wù)得到了進一步的拓展，全年共完成房屋拆遷面積xxx，實現(xiàn)經(jīng)濟收入xx萬余元，較為圓滿的完成了年初制定的工作目標。在這一年當(dāng)中，我們堅持以安全生產(chǎn)為基本原則，杜絕了安全事故的發(fā)生，實現(xiàn)了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

回顧全年，我們主要做好了以下幾點工作：

一、以“安全、快速、低損、高效”為工作宗旨，安全、高效地完成了各項拆遷業(yè)務(wù)，實現(xiàn)了社會效益和經(jīng)濟效益雙豐收

根據(jù)我縣舊城改造和經(jīng)濟發(fā)展的需要，201*年，公司本著“安全、快速、低損、高效”的工作宗旨，承攬并完成了城區(qū)內(nèi)7棟廢舊房屋的拆除業(yè)務(wù)，先后安全、高效地拆除了xx縣生資公司倉庫2棟，拆除房屋面積近xxx平方米，拆除xx縣電力局職工宿舍樓2棟，拆除房屋面積xxx余平方米，拆除xxx縣氮肥廠廠房1棟、住宅樓2棟，拆除房屋面積xxx余平方米，全年共安全拆除廢舊建筑物xxx余平方米，無一安全事故發(fā)生，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益，同時也為我縣的舊城改造和經(jīng)濟發(fā)展作出了一定的貢獻。

二、嚴肅安全生產(chǎn)，加大職工安全教育和安全生產(chǎn)資金的投入，確保了各項業(yè)務(wù)的順利完成

房屋建筑拆除是一種高危作業(yè)，為了杜絕各種安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，公司加大了職工安全教育和安全生產(chǎn)資金的投入，對安全生產(chǎn)工作常抓不懈；堅持從業(yè)人員百分之百崗前培訓(xùn)和在崗培訓(xùn)，在生產(chǎn)過程中，公司不定期的組織安全生產(chǎn)方面的知識教育，進一步強化了職員的安全意識，消除了職員思想上的安全隱患；及時組織一線作業(yè)人員參加意外傷害保險，解決了職員的后顧之憂，為確保了各項拆遷業(yè)務(wù)的順利完成提供了有力保障。

三、加大管理力度，制定并堅持了專人專職、安全責(zé)任到人的管理制度，鞏固了工作成果，提高了工作效率

在管理方面，我們力爭“外樹形象，內(nèi)強素質(zhì)”，組織公司管理人員集體參加安全生產(chǎn)知識培訓(xùn)和考試、考核，各管理人員在取得了湖南省建筑施工企業(yè)從業(yè)人員安全生產(chǎn)知識考核合格卡后，根據(jù)各工地的需要，由公司指派到各崗位執(zhí)證上崗、任職，并制定了專人專職、安全責(zé)任到人的管理制度，各崗位責(zé)任到人，從而提高了管理人員的工作能動性，保證了各項拆遷業(yè)務(wù)的安全、順利完成，鞏固了工作成果，提高了工作效率。

四、克服困難，認識不足，堅持安全生產(chǎn)不動搖，確保了公司拆遷業(yè)務(wù)健康、穩(wěn)定、可持續(xù)性的發(fā)展

在各個拆遷項目的具體實施階段，技術(shù)難題、施工工期等各種實際困難相繼出現(xiàn)，針對這種情況，公司組成了技術(shù)攻關(guān)小組，并加強與兄弟單位的合作，在出現(xiàn)施工技術(shù)難題時，由主管副經(jīng)理負責(zé)組織技術(shù)攻關(guān)，在進行可行性論證后，再根據(jù)具體施工方案組織施工，杜絕了盲干和蠻干現(xiàn)象的出現(xiàn)；在趕進度、抓工期期間，因為作業(yè)工種的特殊性，公司堅持以安全生產(chǎn)為前提，在人員調(diào)動上，堅持惡劣天氣不出勤、高溫天氣不加班，寧愿降低材料回收率，以機械代替人力施工來換取生產(chǎn)的安全和有效工期，在這種正確的管理理念的指導(dǎo)下，公司的拆遷業(yè)務(wù)得到了健康、穩(wěn)定、可持續(xù)性的發(fā)展。

一年來，我們雖然取得了一定的工作成績和工作經(jīng)驗，但我們今后的工作還任重而道遠。201*年，我縣的舊城改造工作力度將會繼續(xù)加大，預(yù)計拆除重建的舊房面積將在3萬平方米以上，這是公司業(yè)務(wù)進一步發(fā)展的大好良機，因此，在來年，我們要再接再厲，繼續(xù)加強管理，努力提高自身的業(yè)務(wù)能力和業(yè)務(wù)水平，力爭業(yè)務(wù)量翻番，經(jīng)濟效益翻番，為公司的發(fā)展打開一個全新的局面。

xxxxxx房屋拆遷有限責(zé)任公司

xx年xx月xx日

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本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）

題目：基于PLC的跳汰機自動控制系統(tǒng)研究姓名：史晉波學(xué)號：21106823班級：電氣工程及自動化201*-2班

二一二年六月

中國礦業(yè)大學(xué)

本科生畢業(yè)設(shè)計

姓名：學(xué)院：專業(yè)：設(shè)計題目：專題：指導(dǎo)教師：

史晉波學(xué)號：21106823應(yīng)用技術(shù)學(xué)院電氣工程及其自動化基于PLC的跳汰機自動控制系統(tǒng)研究張建文職稱：教授

201*年6月徐州

中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書

學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院專業(yè)年級電氣二201*-2學(xué)生姓名史晉波

任務(wù)下達日期：201*年2月20日

畢業(yè)設(shè)計日期：201*年3月5日至201*年6月4日

畢業(yè)設(shè)計題目：基于PLC的跳汰機自動控制系統(tǒng)研究

畢業(yè)設(shè)計專題題目：

畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容和要求：

跳汰機是一種重要的煤炭洗選設(shè)備，洗煤廠綜合自動化已成為一種主流發(fā)展趨勢。

本畢業(yè)設(shè)計要求全面了解跳汰洗選工藝和生產(chǎn)過程、系統(tǒng)組成、監(jiān)測和控制節(jié)點和參數(shù)；以PLC為控制核心，設(shè)計一種基于PLC的跳汰機自動控制系統(tǒng)，要求對PLC、輸入輸出模塊等進行具體選型，設(shè)計出完整的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并進行相應(yīng)的程序開發(fā)和仿真實驗。

另外，翻譯與本畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容相關(guān)的、最新的、字數(shù)不少于3000的外文資料；參閱中外文參考文獻資料不少于40篇，其中外文資料不少于15篇。

院長簽字：指導(dǎo)教師簽字：

中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師評閱書

指導(dǎo)教師評語（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨立解決實際問題的能力；③

研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：

成績：指導(dǎo)教師簽字：年月

日

中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計評閱教師評閱書

評閱教師評語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運用所學(xué)

知識解決實際問題的能力；③工作量的大�。虎苋〉玫闹饕�成果及創(chuàng)新點；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：

成績：

評閱教師簽字：年月

日

中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計評閱教師評閱書

評閱教師評語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運用所學(xué)

知識解決實際問題的能力；③工作量的大�。虎苋〉玫闹饕�成果及創(chuàng)新點；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：

成績：評閱教師簽字：年月

日

中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計答辯及綜合成績

答辯情況回答問題提出問題正確基本正確有一般性錯誤有原則性錯誤沒有回答答辯委員會評語及建議成績：答辯委員會主任簽字：年月日學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評定成績：學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負責(zé)人：年月日

摘要

跳汰選煤作為一種基本的選煤方法，在如今的選煤技術(shù)中仍然占有很大一部分的比例。影響洗選過程的因素很多，如：給煤量及均勻性、跳汰機風(fēng)閥周期特性（跳汰頻率及進、排氣時間）、風(fēng)量和水量、床層狀態(tài)、洗水濃度等。跳汰機的關(guān)鍵設(shè)備——電磁風(fēng)閥直接影響跳汰機的運行。通過改善電磁風(fēng)閥的控制效果來提高精煤產(chǎn)率，已經(jīng)成為跳汰選煤的研究熱點之一。

本論文研究了基于PLC的跳汰機風(fēng)閥的自動控制系統(tǒng)，區(qū)別于以前的邏輯控制或傳統(tǒng)PID控制。首先，介紹了風(fēng)閥類型及各自的優(yōu)缺點并簡述風(fēng)閥控制系統(tǒng)的控制策略；其次，重點研究了風(fēng)閥控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計：硬件部分包括PLC選型與I/O分配及外部接線圖，軟件部分詳細介紹了風(fēng)閥控制系統(tǒng)的組成、程序設(shè)計與仿真等。

在整個控制系統(tǒng)中，通過上位機對PLC進行編程，TD200完成參數(shù)設(shè)定，輸出采用中斷響應(yīng)法控制進、排氣時間來確保程序執(zhí)行的實時性，達到了預(yù)先設(shè)定的控制精度，實現(xiàn)了最優(yōu)控制，提高了精煤產(chǎn)率，獲得預(yù)期的效果。

關(guān)鍵詞：跳汰機；可編程控制器；風(fēng)閥控制

ABSTRACT

Jiggerasoneofbasicmethodstillprevailsinpartofthescaleintoday"scoalcleaningtechnology.Therearemanyfactors,whichaffecttheeffectofcoalrunning,suchascoalquantityanduniformity,controlsofair-valve,airandwater,theststusofcoalbed,washwaterconcentrationandsoon.Thekeyequipmentofthejig-electromagnetismair-valvedirectlyaffectstheoperationofthejig.Amendingthecontrolsffectoftheair-valvetoimprovetherefiningcoal’srateisbeingoneofthestudyhotspotinjigger.

Inthisthesis,anauto-controldraftforjiggingair-vavlebasedonPLC,differentfromlogicalcontrolandtraditionalPID.Firstly,introducedtheair-valve’stypeandtherespectiveadvantagesanddisadvantages,andtheair-valvecontrolsystemcontrolstrategy;second,focusontheair-valvecontrolsystemhardwareandsoftwaredesign:thehardwarepartincludestheselectionofPLCandI/Odistributionandtheexternalwiringdiagram,thesoftwarepartintroducestheairvalvecontrolsystemcomposition,programdesignandsimulation.

Inthewholecontrolsystem,throughthehostcomputerprogrammingofPLC,TD200completeparameterset,outputusinginterruptresponsemethodtocontroltheinlet,exhausttimetoensurethattheproceduresfortheimplementationoftherealtime,reachedapredeterminedcontrolprecision,realizetheoptimalcontrol,improvethecleanedcoalyield,obtaintheanticipatedeffect.

Keywords：jigger；air-valvecontrol；PLC

目錄

1緒論.................................................................................................................................1

1.1跳汰選煤技術(shù)發(fā)展..............................................................................................11.2我國發(fā)展現(xiàn)狀......................................................................................................22跳汰機及其選煤機理.....................................................................................................2

2.1跳汰機的分類......................................................................................................22.2跳汰機的工作原理..............................................................................................42.3跳汰機操作工藝因素..........................................................................................53跳汰機風(fēng)閥與控制策略...............................................................................................11

3.1跳汰機風(fēng)閥........................................................................................................113.2風(fēng)閥控制系統(tǒng)控制策略....................................................................................164跳汰機風(fēng)閥控制系統(tǒng)硬件設(shè)計...................................................................................17

4.1風(fēng)閥控制系統(tǒng)原理............................................................................................174.2可編程控制器....................................................................................................184.2.1I/O信號............................................................................................................184.2.2PLC技術(shù)指標..................................................................................................194.2.3I/O外部接線圖................................................................................................205跳汰機風(fēng)閥控制系統(tǒng)軟件設(shè)計...................................................................................21

5.1風(fēng)閥控制程序....................................................................................................225.2通訊程序............................................................................................................376總結(jié)...........................................................................................................................41參考文獻...........................................................................................................................42翻譯部分...........................................................................................................................44

英文原文...................................................................................................................44中文譯文...................................................................................................................52致謝...............................................................................................................................59

中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第1頁

1緒論

1.1跳汰選煤技術(shù)發(fā)展

跳汰選煤的發(fā)展至今已有100多年歷史。最初用于選煤的是一種手動的動篩式跳汰機，也就是把人工淘選礦沙的方法應(yīng)用于選煤。到了19世紀中葉以后，由于冶金、機械工業(yè)的興起，跳汰選煤得到迅速發(fā)展。1840年開始，在煤礦中應(yīng)用了偏心傳動的具有固定篩板的活塞式跳汰機。1892年出現(xiàn)了第一臺類似現(xiàn)代形式的用壓縮空氣驅(qū)動的無活塞跳汰機。隨著選煤技術(shù)的發(fā)展，在跳汰機的研制方面，也逐步得到改進和完善。從篩側(cè)空氣室跳汰機到篩下空氣室跳汰機，對提高跳汰機單機處理量有了較大突破，使跳汰機臺時處理量由原來的幾噸、幾十噸，發(fā)展到現(xiàn)在的幾百噸。跳汰面積由幾平方米、十幾平方米，逐步發(fā)展到如今的40m2的大型跳汰機。在一定的跳汰理論指導(dǎo)下，改進了跳汰機風(fēng)閥的結(jié)構(gòu)：由原來的滑動風(fēng)閥改進為旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥，特別是20世紀80年代初期，我國選煤技術(shù)人員研制成功的并被廣泛使用的數(shù)控風(fēng)閥，使跳汰機內(nèi)水流脈動更趨于合理。在跳汰機結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，消化、吸收國外先進技術(shù)，研制的SKT系列和X系列新型跳汰機能與世界先進水平相媲美；跳汰機水流脈動合理、脈動水流沿跳汰機篩板寬度分布均勻，產(chǎn)品排放準確暢通，處理量大，分選效率高。

世界各主要國家的選煤方法的比例（201*年）大致如表1.1所示。近來又有些變化，南非又開始研究應(yīng)用跳汰選煤，而我國由于難選煤和極難選煤的增多和大直徑重介旋流器的發(fā)展，跳汰選煤所占的比例將有所下降。跳汰選煤分選精度雖然不如重介方法，但它的投資費用和生產(chǎn)費用較低，工藝系統(tǒng)簡單可靠，隨著跳汰機結(jié)構(gòu)的不斷完善和智能化，跳汰選煤具有更廣泛的適應(yīng)性，因此仍是目前主要的選煤方法。

表1.1主要產(chǎn)煤國家的選煤方法的比例（%）選煤方法跳汰重介泡沫浮選其它美國13521817澳大利亞2260108南非085510中國6023143印度4735216德國791560俄羅斯46241018英國30301525隨著選煤工業(yè)的發(fā)展，對跳汰理論的研究也日益被人們所重視。從1867年奧地利人雷庭智開始研究單個顆粒在流體介質(zhì)中的運動規(guī)律起，至今已有100多年的歷史。由于跳汰過程的影響因素很多，而且各種因素的變化又很大，因而，跳汰理論的研究相對較困難。至今對跳汰理論的認識還不夠充分，雖然已提出了許多種跳汰假說，從不同方面對跳汰分選過程進行了分析、研究和探討，其中一些比較好的假說，也只能反映跳汰分選過程某些方面的規(guī)律性，對選煤生產(chǎn)起一定的指導(dǎo)作用，中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第2頁

但還沒有得出一種能為大家一致公認的理論。

1.2我國發(fā)展現(xiàn)狀

跳汰選煤是在垂直升降的變速介質(zhì)流中按礦粒密度進行分選的過程。是否采用跳汰方法選煤的關(guān)鍵看原煤的可選性。而原煤的可選性就是原煤在洗選過程中獲得一定質(zhì)量產(chǎn)品的可能性和難易程度。它是一種工藝技術(shù)評價指標,主要評價在某種選煤過程中能否獲得既定質(zhì)量的產(chǎn)品。影響原煤可選性難易的因素主要是產(chǎn)品的質(zhì)量要求、選煤方法和工藝技術(shù)。而可選性難易又決定采用哪種選煤方法。原則上,中等可選、易選的和極易選的3種原煤都應(yīng)采用跳汰選煤方法。難選煤是用跳汰選還是用重介選,應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟比較后來確定,對極難選煤,原則上必須采用重介法,以求高水平、高質(zhì)量和高效益。

我國煤炭可選性從整體上說屬中等可選和難選,有部分易選和極難選。從選煤業(yè)開始至今,由于重介選是一個相對新的工藝,并一直處在不斷完善之中,又由于經(jīng)濟實力等原因,除干選等特殊工藝外,一般都采用了成熟且技術(shù)經(jīng)濟比合適的跳汰選煤方法,并在實踐中進一步完善,如不斷提高自動控制水平。從我們對各省礦區(qū)選煤工藝調(diào)查情況來看也說明了這一點。我國大部分選煤廠采用跳汰方法及其工藝,或與浮選、重介聯(lián)合的選煤工藝。調(diào)查中發(fā)現(xiàn),有的選煤廠由于管理科學(xué)、工藝合理,跳汰機雖然使用時間較長,也能正常工作,且能滿足正常生產(chǎn)的需要。

2跳汰機及其選煤機理

2.1跳汰機的分類

目前，選煤和選礦用跳汰機已有近百種之多，大致分類如下：

跳汰機水力跳汰風(fēng)力跳汰定篩跳汰機動篩跳汰機隔膜式空氣脈動式活塞式液壓式機械式篩側(cè)空氣室跳汰機篩下空氣室跳汰機圖2.1跳汰機類型

篩上空氣室跳汰機中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第3頁

按入選物料的粒度來分可分為：塊煤跳汰機（入選物料粒度為10或13mm以上的）、末煤跳汰機（入選物料粒度為10或13mm以下的）、不分級煤跳汰機（入選物料粒度為50或100mm以上的）和煤泥跳汰機等。末煤跳汰機也常用于入選不分級原煤。

按所選出的產(chǎn)品種類來分，可分為：單段跳汰機（僅選出兩種最終產(chǎn)品），兩段跳汰機（能選出三種最終產(chǎn)品）和三段跳汰機（能選出四種最終產(chǎn)品）。

按其在流程中的位置來分可分為：主選跳汰機（入選原煤）和再選跳汰機（處理主選中煤）。

按重產(chǎn)物的水平移動方向來分可分為：正排矸式（矸石層水平移動方向與煤流方向一致的排料方式）和倒排矸式（矸石層水平移動方向與煤流方向相反的排料方式）。

按跳汰機脈動水流的形成方法來分可分為：活塞式跳汰機、隔膜跳汰機和空氣脈動跳汰機。

在選煤廠隔膜跳汰機用得較少，活塞式跳汰機也只有地方性的小廠使用，多數(shù)是依靠自己的力量就地制造的，而空氣脈動跳汰機卻被廣泛使用�？諝饷}動跳汰機按其空氣室的位置不同，可分為篩側(cè)空氣室式跳汰機和篩下空氣室式跳汰機兩種。

以篩下空氣室式跳汰機為例，篩下空氣室跳汰機的空氣室安設(shè)在跳汰機體內(nèi)的下方。篩下空氣室跳汰機的工作過程是將壓縮空氣經(jīng)風(fēng)閥控制，交替地壓入和排出空氣室，從而使跳汰機中的水位上升和下降，形成脈動水流。篩下空氣室跳汰機由矸石段與中煤段組成，在矸石段有兩個跳汰室，中煤段有三個跳汰室。每個跳汰室有三個空氣室，每段空氣室間距相等。在每個跳汰室裝設(shè)兩個電磁風(fēng)閥，一個風(fēng)閥為進氣閥，另一個為排氣閥。壓縮空氣由空氣室的一端給入，在跳汰室頂部有上下兩個孔，上面的孔與風(fēng)閥的進氣口相連，壓入壓縮空氣，下面設(shè)有五個風(fēng)水管，分別與空氣室的進水孔相通。在每個風(fēng)水管上裝有風(fēng)閥，用來調(diào)節(jié)各室的補充水量。結(jié)構(gòu)如下所示：中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第4頁

43原煤25711精煤109681315141矸石中煤

圖2.2篩下空氣室跳汰機基本結(jié)構(gòu)

1下機體；2上機體；3風(fēng)水包；4風(fēng)閥；5風(fēng)閥傳動裝置；6篩板；7水位燈光指示器；8空氣室；9排料裝置；10中煤段護板；11溢流堰蓋板；12水管；13水位接點；

14排料裝置電動機；15檢查孔

2.2跳汰機的工作原理

跳汰是在交替上升和下降的水流中，使受分選的物料按顆粒密度不同進行分離的過程，跳汰機是實現(xiàn)這種過程，且使這種操作得以連續(xù)進行的設(shè)備。

跳汰機由箱體、隔板、風(fēng)閥、篩板及自動控制系統(tǒng)組成。隔板是未達機底的垂直隔板，將機箱分成兩個部分，帶有篩板的工作室和空氣室。由于風(fēng)閥的進、排氣作用，在空氣室中造成交替上升和下降的脈動水流，受分選的物料中各種不同密度和形狀的顆粒，就是在這樣的水流中進行分離。

當(dāng)水流向上沖擊時，篩面上的物料被揚起，并呈懸浮狀態(tài)，輕重、大小不同的礦粒具有不同上升和下沉的速度。互相移動位置，在上升水流末期，不同密度和粒度的顆粒開始按各自的沉降速度下沉，高密度的粗顆粒沉降得最快，位于下層，低密度的細顆粒位于上層，當(dāng)水流下降時，又產(chǎn)生吸啜作用，高密度的細顆粒在吸啜力下，穿過粗粒間的間隙，透過篩板落入機體下部，稱謂“透篩”排料，低密度的細粒煤由于沉降速度慢，覆蓋在上層。

在連續(xù)跳汰過程中，入料一方面在上升下降交變的水流中按密度分層，另一方面又在水平流的作用下，物料由入料端向排料端移動，上層的輕產(chǎn)物將與水一起，流過溢流堰，排出機外，中煤與矸石分別從矸石段和中煤段的排料閘門排放到機體下部，并與透篩物料一起被斗式提升機運走。中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第5頁

物料在跳汰過程中之所以能分層，起主要作用的內(nèi)因是礦粒自身的性質(zhì)，但能讓分層得以實現(xiàn)的客觀條件，則是垂直升降的交變水流。由于它的存在，原本密集的床層獲得松散，同時在已獲得松散的床層中，密度、粒度、形狀各不相同的顆粒，表現(xiàn)出不同的運動狀態(tài)，最終得到矸石、中煤和精煤三種產(chǎn)物。

ⅠⅤⅥⅢⅣ中煤段Ⅱ矸石段

圖2.3跳汰機的工作原理

Ⅰ原煤；Ⅱ精煤；Ⅲ精煤和中煤的混合物；Ⅳ中煤；

Ⅴ中煤和矸石的混合物；Ⅵ矸石

2.3跳汰機操作工藝因素

影響跳汰選煤效果的主要因素是原料煤性質(zhì)（密度和粒度組成）、給煤量與均勻性、跳汰機結(jié)構(gòu)和跳汰機的工作制度等。在生產(chǎn)條件下，跳汰機已定，原料煤在一定時期內(nèi)相對穩(wěn)定，因此跳汰機工作制度就成為影響跳汰分選效果的重要因素。但工作制度的調(diào)整仍與原煤的性質(zhì)有關(guān)。

1．給煤量及均勻性

隨著采煤綜合機械化水平的提高，資源利用的日益擴大，毛煤和原煤質(zhì)量日趨惡化，細粒度含量增高，而入選的原料煤大都未經(jīng)均質(zhì)化處理。跳汰機入料性質(zhì)的波動及給煤量的變化將會對跳汰機的工藝效果產(chǎn)生顯著的影響。因此，要求入料性質(zhì)（密度和粒度組成）的波動應(yīng)盡量小，能夠在穩(wěn)定在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，給煤量和給煤速度要均勻，以保持床層穩(wěn)定，并在一定的風(fēng)水制度下保持床層處于最佳的分選狀態(tài)，以降低煤在矸石中的損失，提高分選效率。相反，如果煤炭可選性時易、時難，給料時多、時少、時斷、時續(xù)，就會導(dǎo)致床層不穩(wěn)定，這對分選是不利的。同時，給料沿跳汰機寬度上分布要均勻，伴隨物料給入的沖水一定要使原煤潤濕，防中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第6頁

止打團、漂浮，使精煤質(zhì)量降低，特別是分選不分級煤和粉煤含量較高時更為重要。要注意給料粒度組成的影響。細粒需要較高的分選密度，而粗粒則分選密度較低。但如果某一中間粒級過少，則會給分選帶來困難。床層中要有一定的細料物料量，用來填充床層中的空隙，幫助調(diào)節(jié)下降流吸啜作用對大粒級的影響，以減少水量消耗又不影響效率。但過量的末煤將會引起床層擁塞和水流脈動的遲緩，使床層失去活動性，應(yīng)急的解決辦法是減緩大粒級的排放速度。

對于分選25~0mm的煤或者10~0mm的煤要采用人工床層。

原煤在入選前要采用電磁除鐵器除鐵，動篩或手選出矸石、除雜，大塊經(jīng)破碎后入洗。另在跳汰機矸石段、中煤段分別設(shè)有除雜裝置，給煤機采用變頻調(diào)速裝置（由跳汰機控制柜控制），可有效保證給煤量和均勻性，基本上能保證精煤的純度。

對于用同一種跳汰機可能分選幾個礦原煤的選煤廠和分選性質(zhì)差異較大的幾個煤層煤的選煤廠，為了確保入料性質(zhì)均勻性，應(yīng)盡可能采取均質(zhì)化或配煤入洗的措施，以使原煤均質(zhì)化入洗。

2．跳汰頻率與脈動水流振幅

跳汰頻率和脈動水流振幅是跳汰過程中的重要調(diào)整參數(shù)，頻率決定一個跳汰周期所經(jīng)歷的時間，而脈動水流的振幅決定床層在上升期間揚起的高度，它們直接影響床層的松散度和跳汰分層。

影響跳汰頻率和振幅的因素是：物料粒度與床層厚度，給煤量及物料的相對密度。一般，跳汰頻率低，處理量相對較大。高頻率跳汰僅能使床層小部分膨脹，因此對于分級塊煤或易選煤頻率太高是不可取的。當(dāng)給料中細粒煤含量過多（超過25%）時最好預(yù)先脫泥。低密度物要求較低的跳汰速度，因為沉降速度較慢。

在風(fēng)閥進、排氣口面積一定的情況下，增大頻率加快了進、排氣口的打開速度，空氣室升壓速度加快，以較大的爆發(fā)力驅(qū)動水流運動。反之，升壓緩慢則水流振動無力。正常情況下，可以通過改變跳汰頻率來調(diào)整床層的松散度。

加大頻率通常都是振幅降低，吸啜力增加，適合于細顆粒煤洗選。當(dāng)原料煤粒度發(fā)生變化時，可用改變跳汰頻率的方法來調(diào)整床層狀態(tài)。一般情況下，末煤跳汰頻率高于55次/min，塊煤低于45次/min，不分級煤跳汰頻率為30~60次/min。采用這樣的頻率一般都能滿足床層松散度的需要，得到較好的分選效果。

為了滿足矸石段、中煤段各自不同的分選需要，有的跳汰機（如SKT201*型）采用多頻脈動技術(shù)，矸石段、中煤段可根據(jù)需要分別設(shè)定不同的頻率。矸石段物料密度高、粒度大，可采用較低的頻率；中煤段物料密度低、粒度小，可采用較高的頻率。

一般可用改變風(fēng)壓、風(fēng)量（調(diào)節(jié)風(fēng)門）、風(fēng)閥進氣孔和排氣孔面積以及頻率的方法調(diào)整振幅。調(diào)整振幅，同時也改變了床層的松散度。有的跳汰機（如SKT型）為了方便調(diào)整，在進、排氣口分別設(shè)有手動或電動蝶閥，用來適當(dāng)調(diào)整進、排氣口面積，以達到所需的洗水振幅。進、排氣口面積同時加大才能提高洗水振幅。中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第7頁

跳汰頻率對整個跳汰周期中各階段的時間都按比例增減，但對洗水振幅的影響較大。在現(xiàn)場實際操作中，振幅和頻率的調(diào)整要相互配合，合理搭配。

床層必須揚起的高度主要與給料的粒度及床層的厚度有關(guān)。矸石段粒度大、床層厚，就要求有較大的洗水頻率。中煤段粒度大、床層薄，要求有較小的洗水頻率。在同段內(nèi)，順煤流方向由大變小。SKT系列跳汰機的跳汰頻率可根據(jù)需要調(diào)整，調(diào)整范圍可達30~150mm。

3．風(fēng)閥周期

風(fēng)閥周期是指風(fēng)閥進氣、膨脹、排氣和壓縮（休止）期時間的設(shè)置比例。在煤質(zhì)穩(wěn)定的情況下，一般很少再調(diào)節(jié)。

在一個周期內(nèi)，進氣使床層升起，膨脹使床層松散度分層，排氣是粉矸透篩。各期的選擇應(yīng)根據(jù)物料的性質(zhì)來確定。物料中矸石含量多時，應(yīng)選用較長的進氣期；粉矸多時，為了加強吸啜透篩，減少粉矸污染精煤，排氣期應(yīng)長一些。若物料中細顆粒煤含量較多，排氣期應(yīng)短一些，以防止精煤損失。

理想的情況是水流在相對較短的時間內(nèi)做上升運動后，床層沿全高度的松散度能達到最大值，然后使顆粒盡可能按各自的相對密度干擾沉降，知道顆粒密實后開始第二個周期。在操作過程中，要注意進氣期不能太長，進氣期過長，床層翻花不利于分層，應(yīng)以達到跳汰所需的振幅為宜；排氣期要設(shè)置合理，空氣室內(nèi)要留有一定的余壓。排氣期過長，排氣口會出現(xiàn)噴水現(xiàn)象，甚至無法正常跳汰分選。此外，在同一段中各室風(fēng)閥的周期特性要保持連續(xù)，以使床層向前運動是均勻協(xié)調(diào)。脈動水流特性主要決定風(fēng)閥的周期特性。合適的風(fēng)閥特性必須由實踐來確定，用產(chǎn)品質(zhì)量、處理量、數(shù)量效率等指標來衡量。

圖為某篩側(cè)空氣室跳汰機風(fēng)閥周期的進、排氣期的分配情況。

5次脈動=6s膨脹壓縮進氣排氣0.5s0.55s0.075s360°360°360°（a）風(fēng)閥周期中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第8頁

150.0°進氣壓縮排氣膨脹22.5°圖2.4某篩側(cè)空氣室跳汰機風(fēng)閥周期的進、排氣期的分配

新型SKT跳汰機采用多室共用數(shù)控立式錐形變徑滑動風(fēng)閥，各段周期特性一致，可以保證床層的整起散落，為跳汰分選創(chuàng)造了有利的條件。

4．風(fēng)量和水量

風(fēng)（壓縮空氣）的作用是鼓動水流脈動。單位時間內(nèi)風(fēng)量越大，壓入的水量越多，床層升起越高，排氣期下降水速也相對較大（與空氣室剩余風(fēng)量和風(fēng)壓有關(guān)）。

風(fēng)是跳汰選煤的動力源。風(fēng)量可以改變振幅，從而通過水量來改變床層的松散度。增大風(fēng)量使床層升的更高，造成水流較強的上下脈動。

矸石段的風(fēng)量要比中煤段的風(fēng)量大一些，粒度大時適當(dāng)增加風(fēng)量，粒度小時適當(dāng)減少風(fēng)量。通常，篩側(cè)空氣室跳汰機用的風(fēng)壓為0.018~0.025MPa，篩下空氣室跳汰機用的風(fēng)壓為0.025~0.05MPa。用風(fēng)量參見下表。鼓風(fēng)機能力一般約為7.5m3/m2篩板面積。

表2.1跳汰機用風(fēng)量跳汰機的類型篩下空氣室跳汰機篩側(cè)空氣室跳汰機混合入選選塊煤選末煤水的作用是作為一種介質(zhì)使床層升起，形成分選空間，使礦粒相對運動實現(xiàn)分層，并從跳汰機中排出。

用水量包括篩下頂水（反向水）和與給料一起進入的沖水（上部水）。頂水提供水流脈動，吸啜作用和促進活動性，而上部沖水則是濕潤給料和使其劃入跳汰室。

22.5°165.0°（b）風(fēng)閥周期劃分

單位篩面空氣耗量/m3（m2min）-15～65～65～65～63～中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第9頁

沖水量約占總水量的20%~30%，頂水約占70%~80%（粗略計，頂水和沖水的比例大約是2：1）。增加頂水量，能提高床層松散度，減弱吸啜作用和細顆粒透篩，并加大水平流速。過多的上部沖水，將造成過快的水平流，加大了顆粒粒度和形狀對分選的影響。

通常，分選0~50mm不分級煤時，水量消耗約為2.5~3m3/t（原煤）。大型跳汰機的用水量要少些，約為1.5~2.5m3/t（煤）（其中約0.75~1.25m3/t是篩下水）；分選塊煤時，水量消耗約為4~5.5m3/t（原煤）。現(xiàn)代高效選煤廠的水量消耗一般小于1m3/t（原煤）。

水的總量隨著給料總量和風(fēng)閥周期而變。細粒和未分級的原煤要求的水量大大少于預(yù)先分級的物料。細粒含量高的原煤需要較多的上部沖水，已克服細小礦�！按驁F”現(xiàn)象，避免在床層上部滾動，不能被分選并污染精煤產(chǎn)品。

水的壓力也非常重要。其它設(shè)置都調(diào)好后，再調(diào)水壓，調(diào)好后不應(yīng)隨意改變。帶有溢流的定壓水箱是較好的壓力源。

篩孔尺寸對水流運動和水流作用于床層的速度有重要的影響。通常用直徑上小下大的錐形孔，或者條形篩孔，防止堵塞。大孔產(chǎn)生大的下降流。篩孔一般為5~30mm，5~20mm的小孔用于粗粒煤跳汰（120mm×0.5mm），而大孔則用于人工床層（長石）的細粒煤的跳汰。這是用篩孔控制下降流常用的方法。

風(fēng)量和水量的正確配合對分選至關(guān)重要。在一定范圍內(nèi)增加風(fēng)量或者水量都能提高床層的松散度。若減小脈動，需要降低風(fēng)量和水量；若增大下降流，需增加風(fēng)量或減少水量。反之，減少風(fēng)量增加水量。加大風(fēng)量能提高下降期的吸啜作用，而加大水量卻是減弱它的作用。在篩下頂水的分配上，矸石段比中煤段用量大，而且各分室通常是從入料端到排料端依次減少。下圖表明了跳汰機各室風(fēng)閥和水閥開啟的相對大小。在實際操作中，應(yīng)根據(jù)具體情況和工作經(jīng)驗靈活運用。

全開風(fēng)閥水閥關(guān)室第一段第二段

圖2.5跳汰機各室風(fēng)水調(diào)節(jié)中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第10頁

采用多室共用風(fēng)閥的SKT跳汰機，風(fēng)量的調(diào)整只能是分段進行。各室水量可用電動閥門隨意調(diào)整，以達到滿意的跳汰分選條件。

5．床層狀態(tài)

床層運動狀態(tài)決定著礦粒按密度分層的效果。

床層厚度變化的原因來自兩個方面，一是給料變化，當(dāng)粒度組成發(fā)生變化時，溢流和底流床層的厚度比值隨之波動；二是排料系統(tǒng)，常因排料連續(xù)性較差而引起床層厚度比例失調(diào)。

排料口大小決定重產(chǎn)物層厚度。當(dāng)給料中含有大于100mm的大塊時，床層厚度應(yīng)大于最大粒度的3倍，以保證它們在固水介質(zhì)中有效分選，以防止原料煤剛進入跳汰機就立刻沉降到篩板上。在滿足上述要求時，床層應(yīng)盡可能薄，以使其在脈動水流中快速而有效的運動。

為保持床層厚度相對穩(wěn)定，要有準確測床層厚度的傳感器，有良好的自動化排料系統(tǒng)以改善其對入料變化的適應(yīng)能力。

整個床層必須具有可動性。這可用探桿（木棒或金屬棒）來探測。水流上升時，探桿稍稍升起，水流下降時向前沉下，稍施壓力即能停在篩板上。較好的情況是，在上升流情況下向床層插入探桿時，感到細粒向上推，而在下降流時是向下推動。如果感到太猛烈，則先要減少水量和空氣量。如果床層過死或者床層上部出現(xiàn)硬蓋，都將嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量。

通過調(diào)整篩板傾角和風(fēng)水量，可以控制床層水平移動速度，使它與床層分層速度相適應(yīng)，物料到達排料閘門時應(yīng)按密度分好層，并使矸石床層和中煤床層沿跳汰室全寬的水平移動速度與原煤中矸石和中煤的含量相適應(yīng)，以保證合適的重產(chǎn)物層厚度，并創(chuàng)造良好的分選條件。

正確的床層厚度由排料口控制，這要有些實踐經(jīng)驗，。當(dāng)給料組成在規(guī)定范圍內(nèi)時，為防止床層厚度隨上升水流劇烈變化，由浮標排料裝置來控制，自動保持床層厚度。厚度和流動性要常檢查，不同物料層在跳汰室中運動速度也不同（如下圖），要防止矸石床層厚度變薄。矸石層缺失時可從斗子內(nèi)的產(chǎn)品中看出，它含有粗粒煤并與普通粒度的矸石混在一起。中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第11頁

水面水煤600～900mm/s50～75mm/s中煤矸石5～12mm/s5～9mm/s

圖2.6床層運動速度

篩板現(xiàn)代跳汰機多采用取消溢流堤的連續(xù)“穩(wěn)靜”排料方式，或者低堰式自動測控排料系統(tǒng)，在一定程度上改善了對入料變化的適應(yīng)能力。但在操作的過程中仍要注意根據(jù)原煤性質(zhì)的變化隨時調(diào)整活動溢流堤或閥門的高度，以確保合適的重產(chǎn)物層厚度與穩(wěn)定的透篩排料。

6．洗水濃度

礦粒在水中的沉降末速是其密度和粒度的函數(shù)，大塊煤與小塊矸石可達相同的沉降末速。水中細粒固體物越多，介質(zhì)密度相對增大，同效分選的粒度范圍越寬。

然而實踐經(jīng)驗確是，在清水中洗選總是可以得出更純凈的最終產(chǎn)品。這與上述理論似有矛盾。有人解釋是，隨著“介質(zhì)”相對密度的增高，舉起礦粒所需要的水速減小。于是相同的水流上升速度，能將更大的矸石升到較高層位上。當(dāng)然，這一水速不應(yīng)過大，否則可能污染精煤。

我國多數(shù)選煤廠為混合入選，對目前的一些跳汰機型而言，供跳汰用的洗水濃度不宜大于50～80g/L。使用更高濃度的洗水雖然也可以分選，但將使分選變的困難，影響精煤質(zhì)量，降低分選效率。

3跳汰機風(fēng)閥與控制策略

3.1跳汰機風(fēng)閥

風(fēng)閥是跳汰機的關(guān)鍵裝置，它控制跳汰機空氣室周期性地與風(fēng)包和大氣相通，從而造成周期性的進氣和排氣，是水流產(chǎn)生合理的脈動，是物料達到較為理想的松散分層。風(fēng)閥的結(jié)構(gòu)直接影響著水流在跳汰機中的振動特性。因此，此裝置在不斷地加以改進和發(fā)展，從作垂直往復(fù)運動的滑動風(fēng)閥發(fā)展到作旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥，而后又發(fā)展到用電子數(shù)控裝置和電磁閥控制的數(shù)控風(fēng)閥。中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第12頁

1.滑動風(fēng)閥

滑動風(fēng)閥的構(gòu)造見圖。它是由頂部封閉的圓筒形殼體1和圓筒形的空心滑閥2組成。殼體固定在跳汰機的空氣室之上，其上端進氣管與壓縮空氣源聯(lián)接，下端則與空氣室相通。外殼四周開有三排窗孔（排氣孔），滑閥上對應(yīng)地開有窗孔�；�閥用拉桿與偏心輪聯(lián)接，偏心輪轉(zhuǎn)動時滑閥上下作往復(fù)運動。

當(dāng)滑閥向下運動時，外殼體上部的進氣孔打開，排氣孔封閉，壓縮空氣經(jīng)空心滑閥進入跳汰機的空氣室，這便是進氣期。當(dāng)滑閥向上運動時，關(guān)閉進氣孔而打開排氣孔，空氣室的空氣被排放至大氣中，這就是排氣期。為使進氣孔與排氣孔不致竄通，進氣與排氣之間有一短時間的間歇，此時進氣孔已關(guān)閉而排氣孔尚未打開，壓縮空氣在空氣室內(nèi)繼續(xù)膨脹，故稱為膨脹期。在排氣后期和進氣初期之間同樣也有一段短暫的間歇時間，這時排氣孔已關(guān)閉而進氣孔尚未打開，空氣室內(nèi)的空氣因水位上升而受到壓縮，故稱壓縮期。

164325

（a）（b）

圖3.1滑動風(fēng)閥的構(gòu)造及工作原理

1外殼；2空心滑閥；3進氣管；4進氣孔；5排氣孔；6拉桿

滑動風(fēng)閥就是利用滑閥上下作往復(fù)運動，使跳汰機空氣室周期性的進氣、膨脹、排氣和壓縮，促使在跳汰室產(chǎn)生脈動水流，實現(xiàn)物料在跳汰機中進行分選。調(diào)整拉桿的長短可在小范圍內(nèi)改變進氣期和排氣期的長短。但此結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜，難以采用。所以目前現(xiàn)有風(fēng)閥的特性曲線是固定不變的，即在一個周期內(nèi)，其進氣期100°、膨脹期10°、排氣期170°、壓縮期10°。

在同樣的分選條件下，跳汰機使用旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥要比使用滑動風(fēng)閥的處理量大。所以，滑動風(fēng)閥現(xiàn)已大多被旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥所代替，僅在一些老廠中尚還使用。

2.旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥

各種跳汰機的旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)雖有所不同，但其工作原理是基本相同中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第13頁

的。旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥主要是由水平放置的鑄鐵外殼定子、帶有手柄可以轉(zhuǎn)動的進、排氣調(diào)整套和轉(zhuǎn)子組成。定子下部有兩個矩形開口，一個開口與風(fēng)箱接通進氣口，另一個開口用管子穿過風(fēng)箱與跳汰機空氣室相聯(lián)排氣口。轉(zhuǎn)子是一個中間被隔板分成進氣和排氣兩部分的空心鑄鐵圓筒，在這兩部分的相背方向分別開有矩形的進氣孔和排氣孔；轉(zhuǎn)子套在轉(zhuǎn)子軸上，轉(zhuǎn)子軸分別裝在左右兩端堵蓋的滾動軸承上；進氣端的堵蓋用螺釘固定在外殼端部，并構(gòu)成封密；排氣端的堵蓋是通的，只是用以支持軸承，從跳汰室排出的壓縮空氣可以通過這個堵蓋排到大氣中。在定子與轉(zhuǎn)子之間套著用來調(diào)整風(fēng)閥進、排氣口面積的調(diào)整套。調(diào)整套上開有矩形孔口，并裝有手柄以轉(zhuǎn)動調(diào)整套位置。為了不使調(diào)整套被轉(zhuǎn)子所帶動，手柄上有固定爪，固定爪嵌合在外殼的扇形齒板上。并用壓緊螺釘固定。進氣和排氣調(diào)整套可以分別獨立地進行調(diào)整。風(fēng)閥進、排氣口面積是指定子與轉(zhuǎn)子進、排氣孔相遇的開口面積。

當(dāng)轉(zhuǎn)子的進氣孔與定子的進氣孔相遇時，從進氣導(dǎo)管通入的壓縮空氣進入空氣室，這時排氣孔被關(guān)閉，形成進氣期；轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動，當(dāng)定子的進氣孔被轉(zhuǎn)子蓋住，而排氣孔仍未與轉(zhuǎn)子的排氣孔相遇，壓縮空氣在空氣室內(nèi)繼續(xù)推動水面，這就是所謂的膨脹期；直到轉(zhuǎn)子的排氣孔與定子的排氣孔相遇時，膨脹過的壓縮空氣才從轉(zhuǎn)子的排氣孔沿排氣端堵蓋排至大氣中，這就是排氣期。多數(shù)旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥沒有壓縮期，即轉(zhuǎn)子的排氣孔一離開定子的排氣孔時，轉(zhuǎn)子的進氣孔與定子的進氣孔就馬上相遇。

在跳汰室中水流的上升期常常滯后于風(fēng)閥的進氣期，這是因為只有當(dāng)跳汰室的氣壓上升超過下降水流的動能以及兩室間的液位差所形成的壓力時，跳汰室內(nèi)的水流才能回升。所以需要在空氣室里有一段升壓的時間，這段時間的長短取決于風(fēng)壓的大小、空氣室的容積和風(fēng)閥的結(jié)構(gòu)特點（特別是風(fēng)閥的進、排氣面積）等因素。利用電子示波器測試篩側(cè)空氣室跳汰機的滯后角度為40°～60°，篩下空氣室跳汰機的滯后角為700°～100°。

跳汰室中水流下降期開始的時間一般都發(fā)生在排氣孔打開之后，若風(fēng)閥的膨脹期較長，下降水則與排氣孔打開同時發(fā)生；若風(fēng)閥特性沒有膨脹期或膨脹期較短，則下降水稍有滯后。這是因為水流運動具有慣性的緣故。

風(fēng)閥進氣孔的面積要保證跳汰機空氣室的氣壓在進氣初期能迅速上升到所需的壓力，使脈動水流具有所需要的最大速度和加速度。因此，風(fēng)閥進氣孔面積大小與使用的風(fēng)源壓力、跳汰機的結(jié)構(gòu)和入選物料粒度等因素有關(guān)。在其他條件不變的情況下，風(fēng)源壓力高，開口可小些；跳汰機空氣室和水的沿程阻力大，進氣孔面積也要求大些。塊煤分選機比末煤分選機所需要的進氣孔面積大。風(fēng)閥進氣面積差別很大，大約為跳汰機面積的。由于排氣時壓力比進氣時壓力低，所以排氣孔面積比進氣孔面積大些，特別是篩側(cè)空氣室跳汰機，進氣孔面積約為排氣孔面積的50～90%。

風(fēng)閥進氣孔的弧線長度占其圓周的度數(shù)稱為風(fēng)閥開口角。由風(fēng)閥特性曲線可中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第14頁

知，在風(fēng)閥進氣孔面積不變的情況下，開口角度愈小，曲線上升就愈陡，跳汰機空氣室壓力上升愈快，上升水流更強有力（加速度較大），對提高分選效果有時會有某些好處。但是在風(fēng)閥進氣孔面積不變的情況下，減小風(fēng)閥開口角度，必然要增大風(fēng)閥半徑，導(dǎo)致風(fēng)閥體積和重量都要作相應(yīng)增大。風(fēng)閥的這些參數(shù)通常是在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上由試驗來確定的。

旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥與滑動風(fēng)閥比較有以下幾個特點：

①用旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥的跳汰機處理能力較高，一般在6～17t/hm2范圍。當(dāng)處理具有相同可選性的煤時，其處理量比用滑動風(fēng)閥高2t/hm2左右。

②旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥結(jié)構(gòu)較輕巧，轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，制作快，投資少，所起的作用大。③用旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥的跳汰周期適于選不分級煤，因此可以把入選上限提高到150～200mm。

④對細粒級的精選一般是滑動風(fēng)閥有效，分選下限達0.3mm，這給用簡單辦法回收煤泥的精選創(chuàng)造條件。

⑤旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥的周期可隨煤質(zhì)變化進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。3.數(shù)控風(fēng)閥

數(shù)控風(fēng)閥是二十世紀七十年代設(shè)計的用電子數(shù)控裝置和電磁風(fēng)閥控制進、排氣的一種新型的跳汰機風(fēng)閥。

操作時，其頻率和風(fēng)閥特性曲線可以作任意調(diào)整。數(shù)控風(fēng)閥按閥體形式的不同，有蓋板閥和滑動閥兩種；滑動閥又按其滑閥安裝方式不同分為臥式滑閥和立式滑閥。

數(shù)控風(fēng)閥整個系統(tǒng)由三部分組成：

①電子數(shù)控裝置：通過電子脈沖計數(shù)控制系統(tǒng)控制電磁風(fēng)閥的通電和斷電時間，從而控制跳汰頻率和周期。

②控制風(fēng)動部分：這部分由高壓風(fēng)管、氣動三聯(lián)體（過濾器、油霧器、調(diào)壓器）、電磁閥和氣缸構(gòu)成。其作用是將高壓風(fēng)濾清、調(diào)壓、油霧后送入氣缸，驅(qū)動進氣閥活塞上下運動。

③工作風(fēng)動部分：主要由板閥或滑閥、管路、低壓風(fēng)箱和排氣風(fēng)箱等幾部分裝在工作風(fēng)包上，排氣閥裝在氣箱上，排氣箱與消音包相連，消音包與大氣相通。中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第15頁

去消音排氣包高壓風(fēng)管0.5MPa9109104456121271183風(fēng)壓0.03～0.05MPa

圖3.2電控氣動風(fēng)閥系統(tǒng)示意圖

1進氣電磁閥；2進氣閥；3分配箱；4油霧器；5排氣電磁閥；6排氣閥；7排氣管；

8進氣管；9濾氣器；10調(diào)壓閥；11電子數(shù)控系統(tǒng)；12高壓風(fēng)管

數(shù)控電動風(fēng)閥的風(fēng)閥特性曲線如下圖所示。曲線陡峭，達到閥口全開的時間甚短，約0.02～0.013s，托舉床層的爆發(fā)力強，且進、排氣期等各期段可調(diào)。對于中等可選性的煤，風(fēng)壓適當(dāng)時進氣期約占20%～25%，排氣期約為25%～30%，休止期約為5%～10%，余為膨脹期。各時段所占比例與原料煤可選性、粒度組成及風(fēng)壓等有關(guān)。相對而言，進氣期和排氣期與普通旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥相比要短，因為達最大進、排氣面積的時間一般僅為普通風(fēng)閥的1/3左右。

進氣面積排氣期休止期t排氣面積進氣期膨脹期一個周期

圖3.3數(shù)控電動風(fēng)閥特性曲線

數(shù)控風(fēng)閥的優(yōu)點是：中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第16頁

（1）風(fēng)閥開關(guān)速度快，對物料分選有利。由于利用高壓風(fēng)動可以在0.01～0.02s左右迅速打開或關(guān)閉風(fēng)閥，可使床層迅速托起，增長分選時間，對物料分選有利。因此，不完善度和分選效率均優(yōu)于旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥。

（2）跳汰周期和頻率無須停車即可對各室進行無極調(diào)節(jié)。因此，當(dāng)原煤的粒度、密度發(fā)生變化時，數(shù)控風(fēng)閥可以在0.67～1.5s內(nèi)隨時調(diào)整周期和頻率，以適應(yīng)原煤性質(zhì)的變化。

（3）振幅大，處理量大，分選效率高。由于進風(fēng)量大而迅速，使跳汰機振幅增大，為提高處理量創(chuàng)造有利條件。經(jīng)工業(yè)性試驗和生產(chǎn)實踐表明，與旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥相比，數(shù)控風(fēng)閥可提高處理能力20%左右，并可提高數(shù)量效率2%左右。

（4）噪聲小。數(shù)控風(fēng)閥由于排氣迅速，為了降低噪聲將其引到消音排氣包，因此基本達到無噪聲。

缺點是：需另配置高壓風(fēng)系統(tǒng)，氣缸加工精度要求較高，機電部件多。維修工作量較大。

3.2風(fēng)閥控制系統(tǒng)控制策略

電磁風(fēng)閥作為跳汰機的主令控制裝置，它的工作可靠性直接影響跳汰機的整機運行和生產(chǎn)。八十年代初使用的跳汰機風(fēng)閥控制器由分離元件組成，體積大，故障點多且難以查找，設(shè)置時間不精確等問題；九十年代初出現(xiàn)的以單片機為核心的跳汰機風(fēng)閥控制器，此系統(tǒng)雖然精度能達到要求，但根據(jù)現(xiàn)場使用情況存在集成度低，抗干擾能力差，維護復(fù)雜等缺點。

選煤廠工作環(huán)境煤塵多、濕度大、干擾強、振動大，要求控制裝置可靠性要高。因此我們用為工業(yè)自動控制而設(shè)計的可編程控制器來實現(xiàn)對電磁風(fēng)閥的控制。

本跳汰機有5個隔室，每個隔室有一個空氣室，空氣室有兩組電子數(shù)控氣動風(fēng)閥單元對進氣閥和排氣閥控制�？删幊炭刂破鞲鶕�(jù)設(shè)定的進氣期、膨脹期、排氣期和壓縮期參數(shù)來控制五個進氣閥和五個排氣閥的動作。各室的進、排氣閥按照一定的順序開關(guān)，使每室在一個跳汰周期內(nèi)經(jīng)歷以上四個時期。由此，可編程控制器要實現(xiàn)的功能就是根據(jù)TD200設(shè)定的參數(shù)產(chǎn)生控制信號，控制五個進氣閥和排氣閥的動作。

我們使用可編程控制器和上位機組成的兩級控制系統(tǒng)來實現(xiàn)風(fēng)閥的自動控制。上位機利用PC友好的人機界面實現(xiàn)人機對話和實時監(jiān)控，PLC作為下位機完成數(shù)據(jù)采集和實時控制任務(wù)。

在風(fēng)閥自動控制中，上位機可修改風(fēng)閥各室參數(shù)和跳汰頻率，并通過PC/PPI傳至可編程控制器，經(jīng)過處理，控制風(fēng)閥動作并將修改后的各個參數(shù)顯示在TD200上。

為了處理突發(fā)事件和便于現(xiàn)場操作，我們可以利用手動操作系統(tǒng)。它是由PLC,TD200顯示面板，輸出電路構(gòu)成。在必要時，現(xiàn)場工人可根據(jù)經(jīng)驗利用TD2中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第17頁

手動輸入修改風(fēng)閥的控制參數(shù)和跳汰頻率來控制風(fēng)閥動作。并可以將修改后的數(shù)據(jù)傳送至上位機顯示。在下面的兩章將分別就控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計做詳細介紹。

4跳汰機風(fēng)閥控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

4.1風(fēng)閥控制系統(tǒng)原理

風(fēng)閥控制系統(tǒng)原理圖如下圖所示。本系統(tǒng)由上位機、可編程控制器、TD200顯示裝置輸出電路等組成。

TD200風(fēng)閥參數(shù)數(shù)據(jù)通訊上位機PLC控制信號風(fēng)閥系統(tǒng)

圖4.1風(fēng)閥控制系統(tǒng)原理圖

1．上位機

上位機是一種加固的增強型個人計算機，它可以作為一個工業(yè)控制器在工業(yè)環(huán)境中，面對工業(yè)現(xiàn)場強烈震動灰塵特別多另有很高的電磁場力干擾且連續(xù)作業(yè)而可靠運行。

它在整個控制系統(tǒng)中起到的作用是對PLC進行編程，在線或離線狀態(tài)編制系統(tǒng)的應(yīng)用程序在線修改PLC程序的相關(guān)參數(shù)；同時還可以實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控，完成對主要數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析存儲處理等功能。

2．可編程控制器

PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算順序運算計時計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。

考慮到風(fēng)閥動作的頻繁性，PLC采用晶體管輸出型以保證長的使用壽命。它通過PC-PPI電纜與上位機通訊，實現(xiàn)風(fēng)閥控制參數(shù)的傳送，便于上位機實時監(jiān)測跳中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第18頁

汰機的運行情況，也可以及時地響應(yīng)上位機對參數(shù)做出的調(diào)整。PLC的輸出經(jīng)過由固態(tài)繼電器、熔斷器和保護回路等組成的輸出電路控制電磁閥的動作。

3．TD200顯示裝置

TD200是所有SIMATICS7-200系列操作員界面問題的最佳解決方法。TD200連接很簡單，只需用它提供的連接電纜接到CPU22X系列PPI接口上即可，不需要單獨的電源。它具有以下作用：

1）文本信息的顯示：

①用選擇項確認方法可顯示最多80條信息，每條信息最多可包含4個變量。②五種系統(tǒng)語言可設(shè)定實時時鐘。③提供強制I/O點診斷功能。④提供密碼保護功能。

⑤過程參數(shù)的顯示和修改，參數(shù)在顯示器中顯示并可用輸入鍵進行修改。⑥可編程的8個功能鍵可以替代普通的控制按鈕，作為控制鍵。這樣還可以節(jié)省8個輸入點。

⑦可選擇通訊的速率。2）輸入和輸出的設(shè)定：

①8個可編程功能鍵的每一個都分配了一個存儲器位。

②可選擇顯示信息刷新時間。

4.2可編程控制器

4.2.1I/O信號

整個系統(tǒng)要求的輸入輸出信號如下所示：輸入信號：均為開關(guān)量

手動、自動按鈕；通斷電按鈕；急停、故障按鈕；撤出按鈕；啟動按鈕；停止按鈕；氣室選擇按鈕；

1#室進氣按鈕，1#室排氣按鈕；2#室進氣按鈕，2#室排氣按鈕；

1#室進氣閥原位、1#室進氣閥終位；1#室排氣閥原位、1#室排氣閥終位；2#室進氣閥原位、2#室進氣閥終位；2#室排氣閥原位、2#室排氣閥終位；輸出信號：均為開關(guān)量

通斷電指示燈；原位指示燈；完成指示燈；報警指示燈；自動指示燈；手動指示燈；急停指示燈；

1#室進氣閥指示燈、1#室排氣閥指示燈；2#室進氣閥指示燈、2#室排氣閥指示燈；

1#室進氣閥繼電器輸出、1#室排氣閥繼電器輸出；2#室進氣閥繼電器輸出、2#室排氣閥繼電器輸出；

由上面分析可知，共有19個輸入點、14個輸出點，I/O地址分配表如下所示。中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第19頁

表4.1I/O地址分配I/O地址I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I1.6I1.7I2.0I2.1I2.2I2.3I2.4說明自動按鈕手動按鈕氣室選擇按鈕通斷電按鈕急停按鈕故障按鈕撤出按鈕啟動按鈕停止按鈕1#室進氣按鈕1#室排氣按鈕2#室進氣按鈕2#室排氣按鈕1#室進氣閥原位1#室進氣閥終位1#室排氣閥原位1#室排氣閥終位2#室進氣閥原位2#室進氣閥終位2#室排氣閥原位2#室排氣閥終位I/O地址Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.1Q1.2Q1.3Q1.4Q1.5Q1.6Q1.7說明通斷電指示燈原位指示燈完成指示燈報警指示燈自動指示燈手動指示燈急停指示燈終位指示燈1#室進氣閥指示燈1#室排氣閥指示燈2#室進氣閥指示燈2#室排氣閥指示燈1#室進氣閥繼電器輸出1#室排氣閥繼電器輸出2#室進氣閥繼電器輸出2#室排氣閥繼電器輸出根據(jù)PLCI/O點數(shù)估算的一般法則，為系統(tǒng)信號擴展，應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)腎/O的冗余量，通常根據(jù)統(tǒng)計的輸入輸出點總數(shù)，再增加10%～20%的I/O點數(shù)。

考慮，本系統(tǒng)控制核心采用的是SIEMENSS7-200CPU226，電源采用100～230VAC電源、24VDC輸入、繼電器輸出。由于本身具有24點輸入、16點輸出，共有40個數(shù)字量I/O點，滿足控制系統(tǒng)需求的同時還有一定的冗余量，故不需要再擴展輸入/輸出模塊。如果在今后的使用中需要進行擴展，可以考慮數(shù)字量I/O混合模塊EM223（具有8I/O、16I/O、32I/O等多種配置）和模擬量混合模塊EM235（4路模擬量輸入、1路模擬量輸出。）4.2.2PLC技術(shù)指標

表4.2CPU226技術(shù)指標程序存儲器用戶存儲器8192字5120字中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第20頁存儲器類型存儲卡數(shù)據(jù)后備（超級電容）編程語言程序組織本機I/O擴展模塊數(shù)量數(shù)字量I/O映像區(qū)模擬量I/O映像區(qū)布爾指令執(zhí)行速度計數(shù)器/定時器順序控制繼電器基本運算指令增強功能指令FOR/NEXT循環(huán)整數(shù)運算（算術(shù)運算）實數(shù)運算（算術(shù)運算）內(nèi)置高速計數(shù)器內(nèi)置模擬電位器脈沖輸入通信中斷定時中斷輸入中斷口令保護通信中斷4.2.3I/O外部接線圖

EEPROMEEPROM190hLAD、FDB和STL1個組織塊（可以包含子程序和中斷程序）24點輸入/16點輸出7個模塊256點（128點輸入/128點輸出）32路輸入/32路輸出0.37μs/指令256/256個256個11項8項有有有6個（30kHz）2個（8位分辨率）2個高速輸出（20kHz）1發(fā)送器/2接收器2個（1～255ms）4個3級口令保護2個RS-485通信接口可用作PPI接口、MPI從站接口和自由口CPU226接線規(guī)則如下：

（1）24個數(shù)字量輸入點分成兩組。第一組由輸入端子I0.0～I0.7、I1.0～I1.7共13個輸入點組成，每個外部輸入的開關(guān)信號由各輸入端子接出，通過一個直流電源至公共端1M；第二組由輸入端子I1.5～I1.7、I2.0～I2.7共11個輸入點組成，每個外部輸入的開關(guān)信號由各輸入端子接出，通過一個直流電源至公共端2M。由于是直流輸入模塊，所以采用直流電源作為檢測各個輸入接點狀態(tài)的電源。M、L+兩個端子提供DC24V/400mA傳感器電源，可以作為傳感器的電源輸出，也可以作為輸入端的檢測電源使用。

（2）16個數(shù)字量輸出點分成3組。第一組由Q0.0～Q0.3共4個輸出點與公共端1L組成；第二組由Q0.4～Q0.7、Q1.0共5個輸出點與公共端2L組成；第三組由Q1.1～Q1.7共7個輸出點與公共端3L組成。每個負載的一段與輸出點相連，另中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第21頁

一端經(jīng)電源與公共端相連。由于是繼電器輸出方式，所以既可以帶直流負載，也可帶交流負載。輸出端子排的右端N、L1端子是提供電源AC120V/240V輸入端。該電源的電壓允許范圍為AC85～264V。

1M0.00.10.20.30.40.50.60.71.01.11.21.31.42M1.51.61.72.02.12.22.32.42.52.62.7ML+1L0.00.10.20.3限位開關(guān)自動手動通斷電指示燈原位指示燈完成指示燈報警指示燈氣室選擇按鈕通斷電按鈕急停按鈕故障按鈕撤出按鈕啟動按鈕停止按鈕1#室進氣按鈕1#室排氣按鈕2#室進氣按鈕2#室排氣按鈕1#室進氣閥原位1#室進氣閥終位2#室進氣閥原位2#室進氣閥終位1#室排氣閥原位1#室排氣閥終位2#室排氣閥原位2#室排氣閥終位2L0.40.50.60.71.03L1.11.21.31.41.51.61.7NL1AC自動指示燈手動指示燈急停指示燈終位指示燈1#室進氣閥指示燈1#室排氣閥指示燈2#室進氣閥指示燈2#室排氣閥指示燈1#室排氣閥繼電器輸出1#室排氣閥繼電器輸出2#室進氣閥繼電器輸出2#室排氣閥繼電器輸出AC120V/240VDC24V

圖4.2PLC輸入/輸出外部接線圖

5跳汰機風(fēng)閥控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

風(fēng)閥控制系統(tǒng)的軟件組成主要包括兩部分：PLC風(fēng)閥控制程序和PLC通訊程序。前一部分完成風(fēng)閥控制的算法；后一部分完成風(fēng)閥參數(shù)的與上位機的數(shù)據(jù)交換。

風(fēng)閥控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如下所示：中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第22頁

開始風(fēng)閥參數(shù)初始化排序計算啟動中斷程序判斷修改否調(diào)用通訊子程序判斷上位機更新數(shù)據(jù)否結(jié)束

圖5.1風(fēng)閥控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖

5.1風(fēng)閥控制程序

在本設(shè)計系統(tǒng)中，主要分為主程序、子程序和中斷程序三部分組成。先結(jié)合梯形圖就主要部分進行說明。

（1）主程序

程序一：系統(tǒng)啟動與調(diào)用子程序中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第23頁

系統(tǒng)啟動后，需要加一個自鎖功能，使得在啟動按鈕按下后，系統(tǒng)可自行運行。同時，由產(chǎn)生的啟動位控制調(diào)用子程序，完成對PLC的初始設(shè)定，設(shè)定內(nèi)容在子程序部分做詳細解釋。系統(tǒng)停止程序類似，只是不需要停止位的自鎖功能。

程序二：氣室的自動/手動啟動程序中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第24頁

這一部分主要介紹了自動手動啟動。自動啟動是一般跳汰機控制的首選，經(jīng)過設(shè)定后跳汰機自動工作，不需要人工干預(yù)且操作簡便。手動程序主要是在自動控制出現(xiàn)問題或者自動程序執(zhí)行出錯的情況下，工人需要憑借經(jīng)驗處理現(xiàn)場問題時使用。

程序三：完整跳汰周期

為了防止跳汰風(fēng)量的不足,程序可實現(xiàn)跳汰Ⅰ段(包括Ⅰ、Ⅱ跳汰室)、Ⅱ段(包括Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ跳汰室)的跳汰反相,即Ⅰ段進氣時,Ⅱ段排氣;Ⅰ段排氣時,Ⅱ段進中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第25頁

氣,可保證跳汰機在風(fēng)量不足情況下的不間斷工作。

仿真圖如下所示：

中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第26頁

中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第27頁

中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第28頁

完整跳汰周期包括進氣期、膨脹期、排氣期和休止期，PLC主要控制電磁閥在進氣期和排氣期的通斷操作。進氣期作為一個跳汰周期的開始，可以通過原位啟動和自動/手動啟動兩種方式，進氣結(jié)束后需要自動進入膨脹期，這在程序中主要通過定時器來完成。依次類推，直到休止期結(jié)束。

在一個跳汰周期結(jié)束后，需要判斷是否自動循環(huán)，或是否在一個洗選運行周期完畢后停止。這樣就需要在休止期加入一個停車位標志來判定，如網(wǎng)絡(luò)14所示。若要自動進入下一周期，程序如下：

中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第29頁

1#室與2#室的完整跳汰周期一樣，在此不再累述。

（2）子程序

PLC上電運行后進行參數(shù)的初始化，包括相位、周期以及各期的時間設(shè)定。要求每段的進氣期、膨脹期、排氣期、休止期時間可以自由調(diào)節(jié)，跳汰機的相位調(diào)節(jié)就是一段的進氣期起始時刻與二段進氣期的起始時刻相差的周期數(shù)（一般相差1/2周期）。兩段相位相差50%表示相差半個周期，用50表示，其中一段與二段之間的相位也可以從0～50自由調(diào)節(jié)。當(dāng)最小為0時，表示兩段同步工作，煤層同步起落；當(dāng)相位為50時，兩段異步工作，煤層交替起落�？刂葡到y(tǒng)具體調(diào)節(jié)范圍見表5.1。

表5.1參數(shù)調(diào)整范圍調(diào)整內(nèi)容頻率進氣期排氣期休止期相位調(diào)節(jié)調(diào)整范圍30~900~500~500~150~50單位次/分%%%%說明占整個周期的百分比占整個周期的百分比占整個周期的百分比占整個周期的百分比1%=3.6度中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第30頁

初始化完成后，由于在觸摸屏上輸入的是一個洗選周期的百分數(shù)，因此需要在PLC程序中進行計算來獲取每段具體的定時時間。中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第31頁

跳汰機控制系統(tǒng)的基本要求是在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下最大限度提高生產(chǎn)效率。也就是既要保證預(yù)期的精煤灰分的要求，又要保證產(chǎn)品的產(chǎn)率。要提高產(chǎn)品的中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第32頁

產(chǎn)率就要在減少排出的矸石和中煤中錯配物的情況下最大限度地減少精煤流失，提高生產(chǎn)運行速率。要達到這個要求，風(fēng)閥控制系統(tǒng)的基本控制策略就是要盡可能的提高風(fēng)閥控制精度。為了達到這個目標，確保程序執(zhí)行的實時性，本系統(tǒng)PLC輸出控制采用中斷響應(yīng)法。

西門子編程軟件STEP7-Mirco/Win32提供兩種時基中斷：定時中斷和定時器中斷。

定時器中斷使用且只能使用1ms定時器T32和T96對一個指定時間段產(chǎn)生中斷。T32和T96的使用方法同其他定時器，只是在定時器中斷被允許時，一旦定時器的當(dāng)前值和預(yù)設(shè)值相等，則執(zhí)行被連接的中斷程序。在使用過程中若要連續(xù)工作，必須要不斷觸發(fā)才可以。即要使定時器中斷連續(xù)的執(zhí)行，必須使其在每個掃描周期內(nèi)觸發(fā)一次，因此掃描周期越長定時器中斷響應(yīng)的實時性就會越差，這與我們的控制策略相悖。

定時中斷可以設(shè)置一個周期性觸發(fā)的中斷響應(yīng)，通常用于模擬量的采樣周期或執(zhí)行一個PID控制。周期時間以1ms為增量，周期可以設(shè)置為5ms～255ms。S7-200系列的PLC提供了兩個定時中斷：SMB34和SMB35。定時中斷0的周期值寫入SMB34，定時中斷1的周期值寫入SMB35。當(dāng)定時中斷被允許，則定時中斷相關(guān)定時器開始計時，在定時時間值與設(shè)置周期值相等時，相關(guān)定時器溢出，開始執(zhí)行定時中斷連接的中斷程序。每次重新連接時，定時中斷功能能夠清除前一次連接時的各種累計值，并用新值重新開始計時。要改變周期時間則必須先修改SMB34和SMB35中的周期時間值，然后重新將中斷事件和中斷服務(wù)程序相關(guān)聯(lián)。由于定時中斷只需在程序首次掃描時觸發(fā)一次，然后就連續(xù)運行，在指定時間間隔每次溢出時，轉(zhuǎn)入執(zhí)行被連接的中斷程序，且可在中斷程序中修改時間間隔，不受掃描周期的影響。

由于定時中斷只需在程序首次掃描時觸發(fā)一次，然后就連續(xù)運行，在指定時間間隔每次溢出時，轉(zhuǎn)入執(zhí)行被連接的中斷程序，且可在中斷程序中修改時間間隔，不受掃描周期的影響。鑒于此，我們選用定時中斷。

由于每個空氣室的跳汰周期相同，可將一個周期映射為100等分，根據(jù)設(shè)定的頻率自動計算出每一跳汰周期所需的時間。氣室參數(shù)分配原則是指按每個空氣室在一個跳汰周期內(nèi)各階段所占百分比分配，即進氣期+膨脹期+排氣期+壓縮期=一個跳汰周期(100)，如下圖所示。中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第33頁

S開孔面積進氣期排氣期膨脹期壓縮期

圖5.2跳汰周期示意圖

在各氣室進、排氣時間內(nèi)由PLC控制電磁閥，從而在各室產(chǎn)生相應(yīng)的進、排氣動作，實現(xiàn)相應(yīng)的跳汰特性。各氣室的進氣起始時刻可分別設(shè)置，而各氣室壓縮期參數(shù)則隨其他參數(shù)的調(diào)整而自動改變。修改這些跳汰參數(shù)，電磁風(fēng)閥的控制也隨之得到改變。

當(dāng)跳汰周期為T(s)，頻率為f(次/min)時，1等分對應(yīng)的計算時間為600/fms，其中，f的變化范圍是40-60次/min。

方案一：當(dāng)跳汰頻率給出后，計算出T(s)，并將其分成100份，用戶給出的參數(shù)就是在一個跳汰周期內(nèi)占的份數(shù)。設(shè)定時中斷的時間間隔為跳汰周期的一份，即每個跳汰周期中斷程序被調(diào)用100次，在中斷程序中統(tǒng)計中斷程序被調(diào)用的次數(shù)，把它與用戶給出的參數(shù)相比較，由此決定輸出。此方案實現(xiàn)起來很簡單，但誤差較大，可達到6-7ms，例如，當(dāng)跳汰頻率為49時，1等份對應(yīng)的時間分別為:

f=49T=600/49=12.2449

假設(shè)在跳汰頻率為49的一個跳汰周期內(nèi)，膨脹期占30份，計算誤差：標準值：T*30=12.2449*30=367.347實際輸入：12*30=360

可見誤差輸入大約7ms。

方案二：

在計算出跳汰周期后，將用戶給定的參數(shù)與之相乘，直接計算出各風(fēng)閥開、閉的時間參數(shù)，然后將這些參數(shù)從小到大排序，依次把相鄰的兩個數(shù)的差值作為定時中斷的時間間隔，最小的那個數(shù)就作為第一個定時中斷間隔值，同時在中斷程序中統(tǒng)計中斷次數(shù)。程序執(zhí)行完一個差值，給出相應(yīng)的輸出，而后執(zhí)行下個送入中斷的差值，依次類推，直到整個周期完成，然后再啟動下一周期。這種方案中斷程序執(zhí)行的次數(shù)要少得多，誤差不超過1ms。

通過比較，選用方案二。在中斷開始執(zhí)行的時候修改周期時間值，重新連接定時中斷，這樣在新值重新開始計時執(zhí)行中斷程序可以減小誤差。為進一步減小誤差，輸出采用立即置(SI)、復(fù)(RI)位指令。

因為立即置(SI)、復(fù)(RI)位不受掃描周期的影響，程序執(zhí)行到該點，直接對物理中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第34頁

輸出口進行操作。

排序程序如下：給參數(shù)分配固定地址，從VW48開始。對參數(shù)值進行排序，使得輸出脈沖信號與10個風(fēng)閥的動作相對應(yīng)。M3.0作為標志位進行檢測，如果檢測到參數(shù)有變，調(diào)用排序程序，使得脈沖信號準確控制風(fēng)閥。

排序完成后，需要計算中斷終值，然后啟用SMB34定時設(shè)定的時間周期進行中斷處理，具體程序如下所示：中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第35頁

中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第36頁

下圖為中斷程序結(jié)構(gòu)框圖：中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第37頁

開始指針指向參數(shù)序列中的下一個數(shù)Y比較此數(shù)是否與前一數(shù)相等N計算定時中斷終值判斷是否>255Y計算與255的差值N將計算結(jié)果送入SMB34/SMB35啟動下次中斷計時將255送入SMB34/SMB35啟動中斷計時Y計時到N根據(jù)條件令響應(yīng)的輸出口立即置復(fù)位將差值送入SMB34/SMB35修改輸出控制條件啟動下一個周期結(jié)束

圖5.3中斷程序結(jié)構(gòu)框圖

5.2通訊程序

本系統(tǒng)中，通訊程序包括PLC與TD200的通訊和PLC與PC的通訊。1.PLC與TD200的通訊

此通訊模塊的主要功能是讀取設(shè)置的參數(shù)，定義TD200功能鍵，監(jiān)視TD200的按鍵情況，并做出相應(yīng)的響應(yīng)(修改參數(shù)值，實現(xiàn)同/反相切換，實現(xiàn)自動/手動轉(zhuǎn)換，啟/停輸出等)。

在參數(shù)塊的設(shè)置過程中，STEP7-Mirco/Win32會立即為所設(shè)參數(shù)分配一個存儲中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第38頁

地址，而在數(shù)據(jù)塊生成之后，該參數(shù)也有一個存儲地址，我們要使用的是數(shù)據(jù)塊生成之后的地址，才能保證存儲信息的正確性。

同時，還要注意程序其他編址地址和參數(shù)塊所用地址相沖突，否則TD200顯示面板上會出現(xiàn)亂碼或不正確的信息。

2.PLC與PC的通訊

該模塊主要完成的任務(wù)是將傳感器信號，TD200設(shè)置的參數(shù)，PLC運行的狀態(tài)上傳到上位工控機，同時接收上位工控機下傳的參數(shù)，并將其送入輸出控制模塊參與控制。

1)通信方式一般通訊端口分為四種工作方式：

PPI(點到點Point-to-point)：S7-200PLC專用通信協(xié)議，主要應(yīng)用于S7-200的編程、S7-200之間的通信、S7-200與HMI產(chǎn)品的通信。

MPI(多點接口，Multi-point)：S7系列產(chǎn)品的之間的一種專用通信。它可以是主/主協(xié)議或主/從協(xié)議，協(xié)議如何操作有賴于通信設(shè)備的類型。

PROFIBUS(用于分布式I/O設(shè)備(遠程I/O)的高速通訊，通常有一個主站和幾個I/O從站)：它是以西門子公司為主由10多個公司和研究所一起開發(fā)的一種現(xiàn)場總線技術(shù)。

自由口通訊：借助于自由口通信，可以通過用戶程序?qū)νㄐ趴谶M行操作，自己定義通信協(xié)議。通過設(shè)定特殊存儲字節(jié)SMB30（端口0）或SMB130（端口1）允許自由口模式，用戶程序可以通過使用發(fā)送中斷、接受中斷、發(fā)送指令（XMT）和接受指令（RCV）對通信口操作。應(yīng)該注意的是，只有在CPU在RUN模式下才能允許自由口模式，此時編程器無法與S7-200進行通信。本系統(tǒng)采用自由口通信方式。

2)通信協(xié)議

由于PC計算機及筆記本等設(shè)備的串口為RS-232信號，而PLC的通信口為RS-485，兩者之間要進行通信，必須有裝置將兩種不同信號進行轉(zhuǎn)換。PC/PPI電纜就是一種實現(xiàn)該功能的部件。

在通信時，如數(shù)據(jù)由RS-232向RS-485傳輸，則電纜時發(fā)送狀態(tài)，反之是接受狀態(tài)。接收狀態(tài)與發(fā)送狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換要一定時間。轉(zhuǎn)換時間與設(shè)置的波特率有關(guān)，它們之間的關(guān)系參見下表。通常情況下電纜是出于接收狀態(tài)。當(dāng)檢測到RS-232發(fā)送數(shù)據(jù)時，電纜立即從接收狀態(tài)轉(zhuǎn)換到發(fā)送狀態(tài)。若電纜處于發(fā)送狀態(tài)的時間超過電纜轉(zhuǎn)換時間，電纜自動切換為接收狀態(tài)。

表5.2開關(guān)設(shè)置于波特率對應(yīng)關(guān)系開關(guān)1,2,3000001傳輸速率/(b/s)3840019200轉(zhuǎn)換時間/ms0.5中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第39頁0100111001011109600480024001201*0024714283)通訊格式

本系統(tǒng)中S7-200的RS-232通訊口設(shè)置為9600bps，8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無奇偶校驗。通訊報文格式如下所示：

AFlagD1～～～Dn圖5.4通訊報文格式

VB注：A：數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠鹗挤�（可以設(shè)置為其他字符）

Flag：通訊錯誤標志，？－標志上次傳輸?shù)腻e誤數(shù)據(jù)；

＠－標志上次傳輸?shù)恼�確數(shù)據(jù)

D1～Dn：字節(jié)，傳送數(shù)據(jù)的報文，n－傳送數(shù)據(jù)的個數(shù)V：校驗字節(jié)，數(shù)據(jù)校驗采用字節(jié)異或校驗方式B：數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)束符（可以設(shè)置為其他字符）

4)數(shù)據(jù)校驗

為了保證傳輸數(shù)據(jù)的可靠性，防止在傳輸過程的錯誤指令被執(zhí)行，所有傳輸數(shù)據(jù)都要進行異或循環(huán)校驗：前兩個字節(jié)異或結(jié)果再與第三個字節(jié)異或，依次類推，直到最后一個字節(jié)，其結(jié)果就是發(fā)送數(shù)據(jù)中的校驗碼，存在發(fā)送數(shù)據(jù)校驗字節(jié)內(nèi)。若校驗碼前后的相一致，則表明傳輸數(shù)據(jù)正確；若不一致，則表明傳輸有誤，需要重新發(fā)送。

通訊程序的結(jié)構(gòu)框圖如下所示：中國礦業(yè)大學(xué)201*屆本科生畢業(yè)設(shè)計第40頁

開始通訊口初始化接收數(shù)據(jù)NYN接收數(shù)據(jù)校驗正確Y相應(yīng)數(shù)據(jù)處理采樣完成NY采樣數(shù)據(jù)校驗填寫相應(yīng)報文格式發(fā)送數(shù)據(jù)

圖5.5通訊程序結(jié)構(gòu)框圖

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