黄泥灌浆是有效防止煤炭发生自然火灾的主要措施，现在煤矿灌浆多数还停留在半人工的工作方式，工作量大，效率低，制浆量不易控制。自动化黄泥灌浆控制系统是未来制浆的主要方式，黄泥灌浆自动化控制系统可以实现水土比例精准，提高泥浆站现代化，降低工人劳动量。

1、黄泥灌浆给料系统整体方案设计

在一个完善的制浆系统中,给料系统占据整个系统相当大的比重,一套给料系统设计的好坏直接影响到泥浆的效果。对于黄泥灌浆系统而言,给料主要包括给土和给水2个部分,一个设计比较合理的给料系统应满足在制浆量和水土比任意匹配的情况下可以准确地给出土的量和水的量,以达到制浆量和水土比的要求。其主要要求如下:

(1)黄土的给料量在所需范围连续无级可调。

(2)可对瞬时黄土给料量进行较为精准的称重，由此值再根据水土比确定瞬时所需的水量。

(3)对瞬时的供水量可以进行检测,和给定的供水量作出对比,驱动调节装置,以实现水量的精准绐定,**水土比和制浆量。

(4)设计出人性化的操作界面,以方便对制浆参数进行调节。

(5)只需给出制浆量和水土比,给料系统便可自动地确定黄土和水的给料体积实现智能化控制。

黄土第1级输入是螺旋给料机,通过控制螺旋输送机转速可以粗略地达到黄土单位时间内输送总量的控制,黄土从螺旋给料机出来后进入带式输送机,带式输送机上的皮带秤可以对黄土的瞬时值进行检测;给水部分采用电动调节阀对管路中水的流量进行控制,并采用涡轮流量计完成水流量的检测作为水流量控制的反馈,以皮带秤的返回值确定的所需水量作为水流量的给定值,以涡轮流量计的返回值作为反馈值,进行PID运算,以PID的运算结果去驱动电动调节阀,实现水流量精准控制。黄土和水进人制浆机,可生成水土比较为精准的泥浆。

电气控制系统是本给料系统在**精度的前提下有序地完成预定义的功能的**,是联系各机器和各控制量的桥梁,给料系统的控制主要是用西门子S7-200的PLC作为控制系统的核心,螺旋给料采用开环控制,利用流量计和电磁阀组成水的闭环控制,通过程序**预先设置的制浆量和水土比。

电气控制系统原理图如图2所示。

此电气控制系统中检测元件为称重传感器和涡轮流量计,控制部分是PLC,上位机起到设置给定值和显示当前值的作用。执行元件是螺旋给料机的直流伺服电动机和电动调节阀,系统中还包括了对制浆机转速的控制。电气控制系统的工作过程:首先在上位机中输入制浆量和水土比的设定值,计算出所需黄土的质量,然后利用上位机和S7-200进行PP通信,将所需黄土的质

量和水土比写入到PLC设定的存储空间中。PLC利用给定的黄土质量计算出螺旋给料机的转速,并将此值通过模拟量控制模块EM232转化成0-5V的电压输出,控制螺旋给料机的转速,从而实现了单位时间内黄土输送总量控制的目的。同时螺旋给料机转速的值可在上位机中显示。

螺旋给料机的输出黄土的瞬时值由带式输送机上的皮带秤来控制,并且将瞬时值的量通过EM235传入PLC。再由上位机给定的水土比确定此瞬时所需水的量,此量即为水的给定值,涡轮流量计检测水的流量作为反馈值,通过EM235模块读入PLC,通过PID控制,确定此时电动调节阀的开度达到调节瞬时给水量的目的。制浆机的电动机为普通三相异步电动机,其转速由变频器M440来控制其输出频率的大小受PLC输出0~5V电压的控制上位机将制浆机的转速传给PLC,PLC通过一定的转换将其变成0~5V的电压输出,就达到调整制浆机转速的目的。

PLC程序的设计主要是考虑到现场中各个机器间的顺序启停和互锁,如启动时首先启动制浆机,其次是带式输送机,是螺旋给料机,停止时恰好相反,带式输送机启动后首先要对皮带秤进行清零等处理。

电气控制系统主程序流程图如图3所示。

3、上位机的设计

本给料系统中,对于制浆量的大小,制浆机的转速,水土比的多少都要进行设置,而对PIC本身而言,虽然其有很大的逻辑控制功能,但对于参数的实时修改和显示,却不易实现。因此就要借助上位机来实现此功能。而上位机良好的人机界面不但可以使操作者使用方便,同时还能使操作者无需接受培训,同时上位机中还具有一定的容错能力。

当改变制浆量、水土比制浆机转速这些设定值时,就会驱动其内部对应的程序,计算出每小时所需水的量和每小时所需土的量,若输入值合适,即水量和土量的值均在设定的范围内,则写入PLC存储空间中,不合适,就会报警,要求更改数据。而系统中的实时数据也会在上位机中直观地实时显示,这样就可以满足不同矿井间制浆参数不同的要求,又可以对同一矿井通过不断改变设置参数来找到一个制浆量与水土比的配比。