什么叫自动控制

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什么叫自动控制？

答：自动控制是指不用操作人员或者值班人员的介入便能实现装置和机械设备的部分或全部控制的设备装置。

什么叫手动控制？

答：手动控制是指由操作人员的人为动作控制设备的运行，它与自动控制动作相反。 什么叫集中控制？

答：集中控制是指集中在某一中心位置控制若干个设备的控制。 什么叫就地控制？

答：就地控制是指操作人员在接近动力源的地方控制设备。 3．1控制逻辑

所有设备分为主洗设备，和非主洗设备，两种设备分别以各自独立的方式进行控制。控制方式分为：集控方式、非集控方式。

 集控模式，可以进行所有设备的集中控制，按启车和停车顺序自动依次启停设备（启停车顺序见附录

一）。

 非集控模式，所有设备单独启停。分为远程、就地模式，和闭锁、解锁模式。远程模式由计算机控制

设备的启停，就地模式由现地箱控制设备的启停。闭锁模式按闭锁模式闭锁，解锁模式可以单独控制，没有闭锁关系。

如下



集控方式

远程





非集控方式

就地





解锁 闭锁

远程

解锁 闭锁 闭锁

综合自动化系统的发展与应用是近年来国内现代化大型选煤厂的一个突出特点，以工控机和可编程控制器为硬件核心、计算机信息管理、优化和控制为软件核心的综合系统成为选煤厂综合自动化的典型模式。综合自动化系统涵盖了设备和生产工艺过程的监视、保护和报警、生产工艺参数的检测和调节、生产设备集中控制以及选煤厂计算机信息管理与优化等内容。


贺西矿选煤厂综合自动化系统主要由以下几部分组成：

1、集中控制系统及主要生产环节自动控制子系统即单机过程控制系统。 单机过程控制系统包括：

(1)重介工艺参数自动测控子系统（含煤泥重介）； (2)水池液位控制子系统；

选煤厂工艺系统设备的集中控制系统采用集散式网络结构，包括5个智能I/O分站。智能I/O分站为：(1)原煤准备系统I/O分站；(2)重介系统I/O分站；(3)浮选系统I/O分站；(4)浓缩压滤车间I/O分站；(5)产品运输I/O分站。

2、基于PLC控制网络的上位计算机监控系统，可实时监视各控制系统画面，向上发送有关数据并接收有关指令，向下发送控制指令。

3、物流的计质计量系统。

4、工业电视监控及生产调度通讯系统。

三、综合自动化控制的应用 1、选煤厂集中控制系统

选煤工业属于典型流程工业，按照工艺要求, 实现逆煤流顺序启车和顺煤流顺序停车控制, 事故或故障发生时顺序停车控制, 以及紧急停车控制等操作。根据不同的产品要求对多种参控设备可以实现调度室集中控制或就地控制，且能实现就地与集控之间的无扰动转换。

选煤厂集中控制的主要特点包括：

(1)参控设备中的一备一用设备可以在线实现起、停，所有设备均需设有现场就地紧急停车功能，设置起、停车预警信号及事故报警。

(2)集控运行状态下，司机只能参与就地停车，不能参与起车。

(3)每台设备均设有禁起开关，开关打到禁起位置时，集控开车时不能使本台设备起车。 (4)设备控制一般分为就地和集中控制两种，且两种方式应实现就地与集控之间的无扰动转换，即集控开车时，如系统内某一设备有故障，在故障较小，很快就能处理完毕且恢复正常生产时，应不能影响设备原来的运行状态。

重介质选煤工艺对自动控制的依赖性强，便于集中控制设备起、停，实现设备的集中控制，目前大部分现代化选煤厂都实现了集中控制功能。

选煤厂集中控制是指对选煤系统中有联系的生产机械按照规定的程序在集中控制室内进行启动、停止或事故处理的控制。

我国选煤厂集中控制系统的类型大体经过了以下几个发展过程：


(1)继电器－接触器集中控制系统；(2)无触点逻辑元件集中控制系统；(3)矩阵式顺序控制器控制系统；(4)一位计算机集中控制系统；(5)可编程序控制器(PLC)控制系统。

贺西矿选煤厂计算机集中控制系统采用高可靠性的可编程序控制器（简称PLC）为控制主机的分布式网络系统结构，这种系统网络距离可达到数千米。由5个智能I/O分站和若干检测仪表及传感器组成。PLC监控主机是整个生产控制系统的控制中心，除了对整个生产系统进行程序控制外，采用网络电缆或光缆将各智能I/O分站和2个独立的单机过程控制子系统分站与监控主机相连，构成PLC特有的工业网，以网络数据传输的方式实现对各级的控制和信息交换。PLC主站、分站通过工业现场网络进行数据通讯。

系统采用西门子公司的TIA全集成自动化系统。该系统在我国大、中型选煤厂控制系统中多有采用。控制系统所有现场控制站和远程控制站都采用了德国SIEMENS公司的S7-400系列自动化产品，具有很高的处理能力。

选煤厂系统控制方式为集中联锁和就地解锁。工艺系统的所有机电设备全部纳入集控，对煤流线上的参控设备进行集中联锁控制，对不参控设备进行远程控制或就地解锁控制。

3、重介工艺参数自动测控系统

重介工艺参数自动测控子系统作为独立子系统，与5个智能I/O分站共同组成车间控制级网络，可实现各生产系统设备的控制、检测和对重要生产工艺参数的实时检测和调节，该系统采用MPI多节点通信方式。

为实现在线检测、监视及稳定控制重介质选煤过程中的工艺参数，保证重介质选煤过程的分选效果和提高生产管理水平，选煤厂选用了DMAC-Ⅱ型重介工艺参数自动测控系统。DMAC-Ⅱ型重介工艺参数自动测控系统是由各种传感器仪表、工业控制机系统、PLC、执行机构等组成。该系统主要功能包括：(1)实现原煤合格介质悬浮液密度自动测量及控制，密度控制精度为：设定值±0.005g/cm；(2)实现合格介质悬浮液磁性物含量的在线检测与煤泥含量的稳定控制，测控范围满足工艺生产要求；(3)实现合格介质桶液位的自动检测和超限报警；(4)实现原煤重介质旋流器入口压力自动测量及超限报警；(5)计算机系统实现重介质选煤工艺各种工艺参数的实时采集、监视、记录；煤泥含量及其PID控制算法的计算、历史生产数据查询、打印报表、以及与上位机通讯等功能；(6)具有手动/自动两种控制方式。

由合格介质悬浮液密度自动测控、合格介质桶液位自动测控、分流箱分流回路控制、三产品旋流器入口压力恒压控制、煤泥重介旋流器入口压力自动控制和浓缩机底流泵变频调速控制共同组成了典型重介选煤过程参数控制系统。其中合格介质密度的自动控制是重介选煤

3


的最重要的一个控制参数，密度的稳定与精确控制，直接关系到精煤质量的稳定。

介质配备系统由人工添加，在介质泵出口管道上加一台密度计，桶上方管处加一电动门，以方便操作，人工加介时可通过泵打循环来测定介质密度，由密度计进行测定，待介质密度达到要求时停止加介；分选时，由合格介质桶通过介质泵将悬浮液打到三产品重介质旋流器，此时介质密度由密度计进行测定，如介质密度大于分选密度，通过控制系统控制调节阀加水，以降低密度，添加水量由控制系统自动控制，保证密度的稳定与符合要求。如介质密度低于分选密度，可通过调节分流以加大进入稀介桶的量，通过磁选机选后进入合格介质桶，以提高合格介质桶的密度，保证密度符合分选要求。

二、重介质选煤

重介质选煤：在重介质悬浮液(简称介质)中按煤和矸石在密度上的差别进行选煤。有效分选>0.25mm的煤粒。

密度：单位体积物质的质量。 <1.8kg/L精煤

精煤

中煤

1.8kg/L1.4kg/L水 矸石



中煤>1.8kg/L 矸石

重力分层——浮沉试验

氯化锌—浮沉试验（重力分层）

磁铁矿粉—重介质悬浮液（水+磁铁矿粉+煤泥） 1.无压给料三产品重介质旋流器

离心力比重力大几十倍，提高处理能力

无压给料原料煤

重介质悬浮液

密度~1.4kg/L

第一段圆筒形旋流器



重介质悬浮液密度~1.8kg/L

中煤精煤 （去弧形筛、脱介筛）

（去弧形筛、脱介筛） 第二段圆筒--圆锥形旋流器



在旋流器内的离心力作用下，物料按密度分层，大于介质密度的重产物趋向于旋流器器壁旋转，小于介质密度的轻产物趋向旋流器中心运动。不同密度的产物从各自排料口分离出去。 （1）为什么能用单一低密度的重介质，分离出纯矸石来？

答：① 在第一段旋流器内，由于离心力的作用，大量的、较粗的磁铁矿粉趋于旋流器的器壁运动，大量的水趋向于旋流器中心运动，到了第二段旋流器，介质密度增高，可达1.8kg/L左右。② 借助第一段旋流器的剩余压力，在第二段旋流器内还能保持足够的离心力场。


（2）为什么第一段旋流器是圆筒形的？第二段是圆筒—圆锥形的？

答：圆筒形的旋流器内，旋转的重介质密度分布均匀，有利于保证精煤质量。圆筒—圆锥形的旋流器内，在圆锥部分，介质密度大，有利于分选于纯矸石。 （3）为什么第一段旋流器直径大？第二段直径小？

答：第一段直径大可以保证处理量，第二段直径小，可以保持适当的离心加速度。



精煤

工业控制计算机

磁选尾矿

稀释水

1—三产品重介质选流器； 2—弧形筛； 3—分流箱； 4—磁选机； 5—合格介质桶； 6—介质泵；

7—同位素密度计； 8—磁性物含量计； 9—电动一体阀；

10—电动角行程执行器； 11—超声波液位计； 12—压力变送器。

三、重介工艺参数自动测试和控制

DMAC-Ⅱ型重介工艺参数自动测控系统组成示意图 1. 合格介质密度的控制

介质密度高于给定值→精煤灰分高 介质密度低于给定值→精煤灰分低

由同位素密度计测量合格介质密度(测量值)， 由操作人员通过操作台上电位器确定给定值。

在正常生产时合格介质密度呈上升趋势（选煤是缺水过程）。

补加水管道上设置电动一体阀，调节阀门开度就可以控制补加水量。 当测量值>给定值：测控系统开大阀门→补加水量加大→介质密度下降 当测量值=给定值：测控系统阀门不变

当测量值<给定值：测控系统关小阀门→补加水量减小→介质密度上升 2. 分流量测控

重介质悬浮液中煤泥含量20%~40% 煤泥含量低→悬浮液不稳定

煤泥含量高→影响分选效果，增加介耗




同位素密度计测得介质密度值磁性物含量计测得磁性物含量

工业控制计算机

计算出煤泥量与操作台上的煤泥量给定值相比较

分流箱挡板角度电动角行程执行器

调整合格介质到磁选机的数量

3. 合格介质桶液位检测 超声波液位计超限报警。 液位过高时→多打分流 液位过低时→多加介质

液位过高（由加水，加介引起），停产时旋流器管道回流，合格介质桶溢流，介耗增加。液位过低，旋流器工作压力不能保证。 4. 旋流器重介质入口压力检测 压力突增的原因：旋流器堵塞。

压力突减的原因：管道、旋流器跑漏；合格介质桶液位过低。





a. 密度计的准确度校验

同位素密度计是用于检测合格介质的，它是由放射源室、探测器、主机三部分组成。其本身的测量


精度可达0.5%，它的工作原理是同位素射源发射出γ射线光子穿过管道中的介质，被介质中的原子散射或吸收而产生衰减。衰减程度与介质密度相关，介质密度愈大，γ射线衰减愈多，衰减程度遵循指数定律。该仪表为非接触式测量方式, 探测器安装在工业管道和设备外面, 不受物料的粘稠、腐蚀、高温、高压、磨损等恶劣条件的影响, 长期运行稳定可靠, 经久耐用。

密度计是否精确直接影响控制效果，因此在测控系统投入运行前一定要对密度计进行现场标定及准确度的校验。一般采用两点标定法。即首先将工艺管道中充满清水(亦可用空管道作为此参考点)，仪表接通电源，打开射源，观察表盘上显示的计数率，待相对稳定后记下一组数据做算术平均，即清水的计数率；然后在正常生产的情况下，管道内充满介质，当计数率在一段时间内相对稳定时，表明所测介质密度变化不大，可立即对所测介质进行人工取样，为减少误差可连续取几个试样分别测定计算出密度的平均值，作为取样密度值。这样就得到两个点的计数率和对应的密度值，代入相应的计算式可得到仪表的介质吸收系数也即通常所说的斜率。在生产中观察仪表显示值与实测值之间的误差，若达到要求的测量精度，标定完成。否则重新取样进行校正。

用密度壶取样时，一定要将壶清理干净，其方法是：用清水清洗、擦净、控干。 b. 合格介质密度的测控

生产中合格介质密度由同位素密度计在线测量，给定密度值由操作人员通过显示器上的给定密度输入。自动测控系统的目的就是使测量密度值跟踪、趋近直至等于设定值。由于选煤工艺决定了在正常生产过程中合格介质的密度呈上升趋势，故测控系统是通过补加稀释水来实现控制合格介质密度的。

在主介质泵吸水管道上设置一电动一体阀，调节该阀门的开度来控制。当测量密度大于设定密度时，测控系统将开度增大，使合格介质密度逐渐下降，趋近直至等于给定值；当测量密度等于给定密度时，电动阀门不动作；当测量密度小于设定密度时，电动阀门开度自动减小，稀释水量也相应缩小，使合格介质密度逐渐上升，趋近直至等于给定值。控制系统采用PID控制算法，使合格介质密度控制稳定、且控制精度高。

1.2 分流量的控制

由于不分级、不脱泥入选的重介选煤工艺决定着在正常生产过程时合格介质中的煤泥含量是呈逐渐上升趋势的。重介质选煤工艺要求合格介质中的煤泥含量在一个适当的范围内（一般为40～60%），煤泥含量太低，不利于介质的稳定；煤泥含量太高，则会影响分选效果并增大介耗。当煤泥含量超过允许的范围时，自动多分流一部分回流介质去磁选机进行脱泥处理，以降低煤泥含量。 a. 磁性物浓度的测定

合格介质中的磁性物浓度是由磁性物含量计来测量的。该仪表是最新开发研制的在线检测仪表，主要用于选煤厂重介质悬浮液磁性物浓度的检测，主要由传感器和转换器（传感器和转换器为一体式）及连接电缆


组成。其工作原理：当含有磁性物的悬浮液流经传感器的导管时，传感器内线圈的电感量将发生变化，其变化量与磁性物质的含量成正比。其测量精度高，性能稳定，工程量数字显示（g/L），在线检测和带变送输出(4～20mA)。

该仪表在出厂时已经标定好，到现场一般不用从新标定。 b. 重介质悬浮液中煤泥量的确定

到目前为止还没有能够直接测量重介质悬浮液中煤泥含量的仪表。在选煤工艺中重介质悬浮液中的煤泥含量是通过在线测得的合格介质密度值和磁性物浓度值及磁性物密度、煤泥真比重、水密度间接计算出来的。

通常取水密度为1.0，煤泥真比重为1.5，磁性物散密度为4.5，得如下计算式：

煤泥含量（%）=（（3.0x（密测-1.0）-磁性物含量x2.4）/（3.0x（密测-1.0）-磁性物含量x1.4））x100 将在线测得的合格介质密度值和磁性物浓度值代入上式，就可得到确定的煤泥含量。 c. 分流箱挡板的分度

双系统选煤厂共设四个自动分流箱，单系统选煤厂设两个自动分流箱，用于向磁选机分流一部分回流介质，以达到脱泥的目的。自动分流箱中的挡板由电动角行程执行器拖动，其分度由执行器的位置变送模块输出的4～20mA电流信号表示，对应0～100%。信号越大，表明挡板分度越大，向磁选机的分流越大。从生产成本、降低介耗角度讲，分流越小越好；煤泥量过大、介质粘度增大会影响分选效果；所以在降低介耗和分选效果之间要找到一个合适的平衡点，即分流箱中的挡板分度要控制在一个合适的范围之内。 ③合格介质桶液位的在线检测

合格介质桶的液位是生产过程中的重要参数。液位过高（一般由加水加介引起），密度调节滞后，且当停止生产时由于管道和旋流器中的介质回流，会引起介质桶溢流，造成介质损失；而液位过低，则旋流器压力难以保证，影响正常生产。在正常生产过程中，合格介质桶的液位应是比较平稳的、缓慢的逐渐下降过程。

在本系统中采用超声波液位计在线测量合格介质桶的液位。当高限报警时，操作人员应采取措施如多打一部分分流；而当低限报警时，提醒操作人员应当添加介质；而当液位异常波动时，说明可能哪个工艺环节出现问题，应尽快查明原因。 ④旋流器介质入口压力的在线检测

旋流器介质入口压力是一个重要的工艺参数。在本系统中旋流器入口压力由压力变送器在线测量。在工艺环节调节正常以后，旋流器的入口压力稳定在一定值上（依旋流器的参数、原煤性质而选取），对保证产品质量有重要意义。当压力突然增大时，一般情况可以判断管路或旋流器有堵塞情况，应及时处理；当压力突然减小时，可以判断管路、旋流器有跑漏或液位过低情况，也应及时处理。

3．自动测控系统的组成


DMAC-Ⅱ型重介工艺参数自动测控系统是由各种传感器仪表、工业控制机系统、PLC、执行机构等组成。

4.自动测控系统的使用步骤（方法）：

a. 打开控制台上的电源及PLC开关，依次打开UPS、显示器、主机的电源，启动计算机。

b.系统开车之前，从显示器上观察各仪表是否正常,将分流控制钮打到手动位置，使各分流箱关闭,待正常生产洗煤而且煤泥较高时,使分流箱开到固定位置，再将开关置于自动位置即可。

c. 进入控制程序后，可以随时翻看“工艺流程”、“工艺参数”、“历史曲线”、“实时报表”、“历史报表”等画面，并可以随时按“退出系统”按钮退出控制程序。

d.重介系统开车后，观察一下各个工艺参数的变化情况,依据精煤灰分等数据调整给定密度,使生产正常运行生产出合格精煤。

5. 测控精度和注意事项：

a. DMAC-Ⅱ型重介工艺参数自动测控系统在实际生产中,合格介质密度自动控制精度完全可以达到工艺需要，系统运行平稳。若工控机或上位程序突然发生故障，PLC中的下位程序可以记忆最后一组控制数据，短时间内仍可投自动，但不能生产其他规格的精煤。此时可立即投备用机或恢复程序。

b. 煤泥含量的控制即控制分流量，正常生产时,可自动控制；也可依据生产实践，积累经验后，把分流箱保持在一定开度，既能使合格介质煤泥的含量稳定在一定范围,保证生产要求，又对稳定控制合格介质密度提供有利保证。

c. 介质桶液位的测量精度一般在10厘米左右，使用过程中，必须定期对液位计清理，保证探头清洁，最好每天擦拭一次探头。

d. 旋流器入口压力读数误差在±5‰左右，能随时准确反映旋流器的工作状况。

e.操作人员应特别注意的是：在系统停车前应观察介质桶液位，应保证旋流器和管道内的液体回流不至于使介质桶产生溢流，其方法是，提前打分流。在系统试运行时，要特别观察停车时介质桶液面上升的高度。

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