热电厂供煤控制系统.doc

图书分类号：密 级：毕业设计(论文)热电厂供煤控制系统的设计Design of the Coal Supply System in Thermal Power Plant学生姓名李伟班 级09机制2 学院名称机电工程学院专业名称机械设计制造及其自动化指导教师尹振云2013年5月22日 徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要本设计依据PLC的功能强，通用性好、灵活，可靠性高，环境适应性好，编程简单、使用方法，以及体积小重量轻能耗低等一系列优点将PLC技术应用到热电厂供煤系统中。利用三菱FX型号的PLC内部的软元件代替皮带输送机过程中的各时间继电器和中间继电器，在上煤时，使他们依次启动每台电动机，避免系统遭受过分冲击，稳定启动过程；在停止上煤时，使各皮带机反顺序停机，保证煤的稳定输送，避免皮带机的积料。从而使得常规继电器控制系统硬件结构大为简化，系统的可靠性和灵活性都大为提高。关键词；供煤系统；PLC；控制AbstractThe design basic for PLC function, versatility, flexibility, high reliability, environmental adaptability, simple programming and easy to use , as well as small size, light weight, low power consumption range of the PLC technology is applied to the thermal power plant coal handing system. Mitsubishi FX models the soft component of the PLC internal instead of relays and infer mediate relay in the time of the belt conveyor transport, coal , so that they start each motor in turn, to avoid the system form excessive impact to stable start process; stop on coal belt conveyor in the reverse order down to ensure the stability of coal conveyor to avoid the plot material of the belt conveyor. Conventional relay control system hardware structure is greatly simplified the reliability and flexibility of the system are greatly improved.Keywords coal handing system PLC control目 录摘要IAbstractII第1章 绪 论11.1选题的背景和研究意义11.2国内外煤矿热电厂供煤系统的现状及发展趋势11.3研究内容11.4技术路线2第2章PLC控制系统及程序的设计32.1PLC的结构及工作原理32.1.1PLC的结构32.1.2 PLC的工作原理42.2 系统设计的基本要求62.3系统设计的基本步骤62.4 系统构成72.5工艺要求82.6本章小结9第3章 系统设备的选型103.1可编程控制器的特点103.2本设计采用的PLC103.3电动机103.4 皮带运输机123.5 其他12第4章 供煤系统上位机监控软件及通讯设计164.1基于WinCC的软件设计思想164.2 设计方案174.3 WinCC组态软件与PLC之间的通讯174.3.1 WinCC通讯结构概述184.3.2 PROFIBUS总线简介184.3.3 通讯协议194.3.4用RS-485架构建现场总线19第5章 供煤集控系统的抗干扰措施215.1 抗干扰的硬件措施215.1.1供电电源抗干扰措施215.1.2安装布线抗干扰措施215.1.3接地的抗干扰措施225.1.4对输入/输出信号传输线外围设备的抗干扰235.1.5电弧抗干扰措施245.1.6屏蔽抗干扰255.2 抗干扰软件措施25结 论28致 谢29参考文献30附 录31第1章 绪 论1.1选题的背景和研究意义因为我国电力事业的飞速发展，火电厂单机容量及生产过程的控制模块持续增大，运行参数不断变高，主辅机和相应的热力系统和设备更加复杂。输煤系统是电力生产燃料供应的有利保证，是电厂辅助系统的重要组成部分。从而在输煤系统中选择比较有优势的PLC 控制系统，整个控制过程具有正常运行及事故处理、各种参数的监测、报警信号的发一出、装置的调节、控制及设备危险时的保护功能实践证明PLC系统不仅可以防止事故扩大，还能保证人身和设备的安全。1.2国内外煤矿热电厂供煤系统的现状及发展趋势大型火电厂燃料输煤系统设备种类各异，分布较不集中一般都分布在几公里范围内，由于其实时性要求不高，不是时刻都需要运行，所以他的重要性在发电厂不如主机系统，导致其生产管理和设备自动化水平相对滞后，而不得不使用较多的资源，有的电厂甚至出现燃料运行人员超过主机运行人员的现象。考虑到煤炭输送系统的设计,往往缺乏大容量电厂输煤系统在实际问题,为了降低成本,低标准的输煤系统,认为他们可以发电的要求,从而忽视对煤的实际问题,在工作中,一旦一个链接后出现问题,将直接影响整个输煤系统的运行,因此,影响电厂的发电能力。作为火力发电厂容量增加,因此,仍然使用过去的传统继电器控制模式已经远远不能满足发展的需要,一种新的控制方式生产的煤炭输送系统,能够对经济运行的燃煤电厂1.3研究内容其设计内容和要求是：完成用四台电动机带动四条皮带运输机的传送控制系统，控制要求：启动时先启动最末一条皮带机，经5秒延时，再依次启动其它皮带。停止时应先停止最前一条皮带，待料运完毕再依次停止其它皮带；出现故障时，要求该皮带机及其前面的皮带立即停止，而该皮带机后面的皮带机待运料完毕后才停止；当某皮带载重时，该皮带前面的皮带机停止，该皮带机运行5秒后停，而该皮带以后的皮带机待运料完毕后停止。（1）拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据；（2）选择电动机和电气传动形式、电磁阀等执行机构；（3）确定PLC的型号；（4）编制PLC的输入/输出分配表或绘制输入/输出端子接线图；（5）根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言（常用梯形图）进行程序设计（6）了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系；（7）设计操作台、电气柜及非标准电器元部件；（8）编写设计说明书和使用说明书；根据具体任务，上述内容可适当调整。1.4技术路线对于该课题设计，基本上存在三种方案，但是针对设计的要求，对各个方案进行比较、选择，大致分析过程如下：方案一：利用强电电路，虽然强电电路也可以控制整个系统的运行，但是其电路连接复杂，不便直接操作且不能实现自动化，同时存在一个稳定性、可靠性的问题，而且很难制动继电器，不能够很好的完成所给定的任务。方案二：只利用PLC可编程控制器，若只利用PLC可编程控制器，其高可靠性是绝对可以保证系统的稳定性的，存在强电容易损坏PLC的问题。而且程序复杂，控制器的运算时间变长。方案三：利用PLC可编程控制器来控制，再加上强电电路组成的控制部分。这个方案是利用了PLC的高可靠性和强电电路的简单化，整个系统的动作均由可编程控制器控制，控制部分的信号通道由PLC和按钮开关来控制，这是为了保证电机动作的准确性。这个方案包含了方案三的优点，从而保证了整个系统的可靠性之外，还可以简化程序。与上面的三个方案相比较，方案三的可行性最高，也是最简单，可靠的。综合上面的简单分析，本设计采用方案三进行设计。第2章PLC控制系统及程序的设计可编程控制器技术最主要是应用于自动化控制工程中，如何综合地运用前面学过知识点，根据实际工程要求合理组合成控制系统， 在此介绍可编程控制器控制系统的定义及设计的一般方法。2.1PLC的结构及工作原理2.1.1PLC的结构PLC使用典型的计算机结构,主要由CPU、RAM、只读存储器和输入/输出接口和其他组件的电路,如图2.1。如果PLC作为一个系统,该系统由输入变量和输出变量。外部的各种开关信号和模拟信号的输入变量是PLC,PLC外部输入内部寄存器,在PLC处理输出终端,它们是PLC输出变量。PLC系统各部分的功能如下:编程器中央处理单元（CPU）输入单元系统程序存储器用户程序存储器输出单元，电路电源 图2.1 PLC结构简化框图（1）中央处理单元（CPU）中央处理器是可编程序控制器的核心，它在系统程序的控制下，诊断电源、PLC内部电路工作状态；接受、诊断并储存从编程器输入的用户程序和数据；用扫描方式接受现场输入装置的状态和数据。并存入输入映像寄存器或数据寄存器；在PLC进入运行状态后，从存储器中逐条读取用户程序，进过命令解释后，按指定规定的任务，产生相应的控制信号，去启闭有关控制门电路。（2）存储器存储器是PLC存放系统程序、用户程序及运算数据的单元。和一般计算机一样，PLC的存储器有只读存储器（ROM）和随机读写存储器（RAM）两大类。只读存储器是用来保存那些需永久保存，即使机器掉电后也需保存的程序的存储器，一般为掩膜只读存储器和电可擦除只读存储器。只读存储器用来存放系统工作程序、模块化应用功能子程序、命令解释、功能子程序的调用管理程序以及按对应定义存储各种系统参数（I/O、内部继电器、计时/计数器、数据寄存器）等功能。随机读写存储器的特点是写入与擦除都很容易，但在掉电的情况下存储的数据就会丢失，一般用来存放用户程序及系统运行中产生的临时数据。通常PLC产品资料中所指的存储器型式或存储方式及容量，是指用户程序存储器而言。为了能使用户程序及运算数据在PLC脱离外界电源后也能保持。在实际使用中都为一些重要的随机读写存储器备电池或电容等掉电保持装置。（3）输入输出单元输入单元是PLC与工业生产现场的被控设备相连的输入接口，是现场信号进入PLC的桥梁。输入接口的主要作用是接收指令元件，检测元件传来的信号。输入接口采用光电耦合电路，目的是把PLC与现场电路隔离，提高PLC的抗干扰能力。接口电路内部有滤波，电平转移及信号锁存电路。各PLC生产厂家都提供了多种形式的I/O部件或模块供用户选用。输出单元也是PLC与现场设备之间的连接部件，负责把输出信号送给控制对象的输出接口。输出接口电路一般由微电脑输出接口和功率放大电路组成，其作用将中央处理器送出的弱电信号转换成现场需要的电平信号，驱动被控设备的执行元件。输出接口电路也采用光电耦合，每一点输出都有一个内部电路，由指示电路，隔离电路，继电器组成。输出接口电路也有输出状态锁存、显示、电平转移和输出接线端子排，输出部件或模块也有多种类型供选用。（4）电源PLC的电源包括为PLC工作单元供电的开关电源及为掉电保护电路供电的后备电源，后者一般为锂离子电源。2.1.2 PLC的工作原理PLC的工作原理与计算机的工作原理基本上是一致的，可以简单的表达为在系统程序的管理下，通过运行应用程序完成用户程序。但个人计算机与PLC的工作方式有所不同，计算机一般采用等待命令的工作方式，如常见的键盘扫描方式或I/O扫描方式。（1）自诊断自诊断功能可使PLC系统防患于未然，而在发生故障时能尽快的修复，为此PLC每次扫描用户程序以前都对CPU、存储器、输入输出模块等进行故障诊断，若自诊断正常便继续进行扫描，而一旦发现故障或异常现象则转入处理程序，保留现行工作状态，关闭全部输出，然后停机并显示出错的信息。（2）与外设通信自诊断正常后PLC即扫描编程器、上位机等通信接口，如有通信请求便响应处理。在与编程器通信过程中，编程器把指令和修改参数发送给主机，主机把要显示的状态、数据、错误码进行相应指示，编程器还可以向主机发送运行、停止、清内存等监控命令。在与上位机通信过程中PLC将接收上位机发出的指令进行相应的操作，把现场状态、PLC的内部工作状态、各种数值参数发送给上位机以及执行启动、停机、修改参数等命令。（3）输入现场状态完成前两步工作后PLC便扫描各个输入点，读入各点的状态和数据，如开关的通断状态、形成现场的内存映象。这一过程也称为输入采样或输入刷新，在一个扫描周期内内存映象的内容不变，即使外部实际开关状态己经发生了变化也只能在下一个扫描过程中的输入采样时刷新，解算用户逻辑所用的输入值是该输入值的内存映象值而不是当时现场的实际值。 （4）解算用户逻辑即执行用户程序。一般是从存储器的最低地址存放的第一条程序开始，在无跳转的情况下按存储器地址的递增方向顺序的扫描用户程序，按用户程序进行逻辑判断和算术运算，因此称之为解算用户逻辑。解算过程中所用的计数器、定时器、内部继电器等编程元件为相应存储单元的即时值，而输入继电器、输出继电器则用的是内存映象值。在一个扫描周期内，某个输入信号的状态不管外部实际情况是否己经变化，对整个用户程序是一致的，不会造成结果混乱。（5）输出结果将本次扫描过程解算得到的最新结果送到输出模块取代前一次扫描解算结果，也称为输出刷新。解算用户逻辑时，每一步所得到的输出信号被存入输出映像寄存器而并未发送到输出模块，相当于输出信号被输出门阻隔，待全部解算完成后打开输出门一并输出，所用输出信号由输出状态表送到输出模块，其相应开关动作。在依次完成上述五个步骤操作后PLC又开始进行下一次扫描。如此不断的反复循环扫描，实现对全过程及设备的连续控制，直至接收到停止命令、停电、出现故障或载物。PLC的工作过程如图2.2所示。自诊断与外设通信输入现场状态解算用户逻辑输出结果2.2 系统设计的基本要求编制一个较好的PLC控制程序一般需要注意以下几个方面：正确性一个程序必须经过实际检验，以证明其运行的正确性，这是对PLC程序最基本的要求。而正确，规范地使用各种指令，正确合理地使用各类部件，则是程序正确的重要因素。可靠性PLC程序不仅要正确，而且要可靠。可靠性反映了PLC在不同工作状态下的稳定性，这也是对程序设计的基本要求。有的用户程序在正常的工作条件下，或合乎逻辑要求的操作情况下能正常工作，但当出现非正常工作情况，或进行非法操作后，程序就不一定能正常工作了。所以为保证PLC的正常工作，使PLC能应付各种非正常的突发事件，提高实际应用中的可靠性是非常重要的。合理性PLC程序的合理性主要表现在两个方面：一是应尽可能使用户程序简短；二是应尽可能缩短扫描周期，提高输入输出响应速度。可读性系统的可读性好，是指程序要层次清晰，结构合理，指令使用得当，并按模块化，功能化和标准化设计；在输入输出点及内部器件的分配和使用上要有规律性；还应在一些功能段以一些特殊指令后作一些注释，以方便记忆和理解。一个可读性好的程序不仅便于设计者加深对程序的理解，便于修改和调试，而且还便于使用者读懂程序，便于调整功能和日常维护。可塑性程序的可塑性是指当控制方案稍作改动时，只需对已设计好的程序略作修改即可，程序容易修改或控制方案容易改变是PLC的一大特点。因此，PLC可广泛应用于各种控制场合，特别适合在灵活多变的控制系统中应用。2.3系统设计的基本步骤可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤，如图2.3所示。（1）知道和分析被控对象的控制要求和工艺条件（2） I/O 设备的确定（3）确定合适的PLC类型（4） I/O 点的分配（5）应用系统梯形图程序的设计（6）将程序输入PLC（7）软件测试的测试（8）应用系统整体调试（9）技术文件的编制系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、PLC 梯形图。图2.3可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤2.4 系统构成皮带运输系统示意图如下： L1 L2 B3 B1 B2 Z B4 Y 车船L1 L2 Z B1 B2 B3 B4 堆场图2.4 皮带运输系统示意图L1、L2 气动料仓料斗 B1、B2 胶带运输机 B3、B4 制板运输机 Z 气动闸门 Y 压力传感器气动料仓料L1、L2进料之后，把料卸在皮带机 B1上，通过B1把料传到皮带机 B2上，然后再由 B2传到 B3上，B3上安装了气动闸门 Z，当 Z全关的时候，所有的料都经过 B3传到了车船；当 Z 全开的时候，所有的料都经过闸门 Z 传到 B4 上，然后再由 B4传到堆场；当Z半开时，料一部分经过B3传到了车船。另一部分经过闸门Z传到B4上，再传到堆场。当车船料装满之后，通过车船压力传感器 Y 传输一个料满信号给 PLC，然后由 PLC 控制料斗和输送机停止给料。2.5工艺要求首先确定工艺过程该系统的工艺过程主要是通过皮带运输机B1、B2、B3、B4将仓料斗里的原料分别运往堆场和车船或同时运往推场和车船。具体工艺过程如下：工艺一：B1B2B3B4堆场工艺二：B1B2B3装车船工艺三：B1B2B3B4堆场（气动阀门Z 半开）装车船 第一台输送机起动及输送机部分起动之前，应沿输送机线全长发出一个清楚的，可听得见的，时间不少于 5 秒钟的自动警告信号，并应随着整个起动结束自动停止信号。 起动时先起动最末一条输送机（B4 或 B3），经过 5 秒钟延时，再依次起动 5s 5s 5s B3 B2 B1 或 B2 B1，然后再打开阀门 L1 或（和）L2 。 输送机线正常停车应由操纵台进行，先停止 L1 或（和）L2，经 4 秒钟延时，再依次停 4s 4s 4s 止 B1 B2 B3 B4 。 当某条输送机发生故障时，该输送机及其前面的输送机应立即停止。如 B2 有故障，L1或 L2 及 B1、B2 立即停止。在紧急切断任何一台输送机时，应给操纵台一个自动音响信号。 在 B2 输送机上装有速度传感器（打滑 H，过速 G），拉线开关（L），跑偏开关（P），撕带开关（S）。 电动机应有一定的过热、过流保护。 在保护装置损坏而人们尚未把它恢复到正常状态之前，不能远距离再次接通有故障的输送机。系统能从自动控制转变成就地控制。 操纵台上装有系统的转换开关、操作开关、电流表、电压表（包括电动机和控制回路）、气压表、各种信号灯（各种事故停车原因的灯光信号应不同）。 在 B2 输送机上配一只控制箱（就地控制）。 当车船装满时，压力传感器 Y 动作使输送机及料斗停止给料。2.6本章小结本章主要介绍了PLC的基本原理，本设计的主要要求，以及针对要求的大概设计思路，给出了本设计运输机的示意图。第二部分主要介绍了工艺要求以及工艺过程，为后边的设计及编程做出要求。第3章 系统设备的选型3.1可编程控制器的特点 (1)可靠性高，抗干扰能力强。采用模块式结构，有利于在故障情况下短时修复。因为一旦查出来故障，就能立刻更换，使系统恢复正常工作。(2)通用性强，使用方便。PLC产品已近系列化和模块化，PLC的开发制造商为用户提供给了品种齐全的I/O模块和配套部件。用户在进行控制系统的设计时，不需要自己设计和制作硬件装置，只需要根据控制要求进行模块的配置。(3) 采用模块化结构，使系统组合灵活方便。PLC的各个部件，均采用模块化设计，各模块之间可由机架和电缆连接，系统的功能和规模可根据用户的实际需求自行组合，使系统的性能价格更容易趋于合理。(4)系统设计周期短。由于系统硬件的设计任务是根据 对象的控制要求配置适当的模块，而不要去设计具体的接口电路，这样大大缩短了整个设计所花费的时间，加快了整个工程的进度。 3.2本设计采用的PLC根据实际情况，输入输出点数决定选用三菱公司生产的 FX2n系列微型可编程控制器中的FX2n-48MR型。3.3电动机电动机将电能转化为机械能，使各种类型生产机械的工作机构运动，实现各种生产工艺的要求。随着社会化大生产的持续发展，生产制造技术越来越复杂，对生产工艺的要求也进一步提高。电动机又分为直流电动机和交流电动机。由于此次设计主要采用的是交流电动机所以，下面我们主要介绍交流电动机以及它的调速方法。 交流电动机分为异步电动机和同步电动机。如果三相交流电机的转速 n 与定子电流的频率满足方程式的关系，这种电机就称之为同步电机。同步电机的负载改变时，只要电源频率不变，转速就不变。反之，如果不满足上述关系的电机，就称为异步电动机。 异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械。异步电动机的特点是结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率 较高和具有适用的工作特性。所以我们主要研究异步电动机，下面以三相异步电动机为例说明异步电动机的工作原理、调速方法等。 1. 基本工作原理 三相异步电动机定子接三相电源后，电机内便形成圆形旋转磁通势，圆形旋转磁密，设其方向为逆时针转，如图 3.1 所示。若转子不转，转子鼠笼导条与旋转磁密有相对运动，导条中有感应电动势 e ，方向由右手定则确定。由于转子导条彼此在端部短路，于是导条中有电流i ，不考虑电动势与电流的相位差时，电流方向同电动势方向。这样，导条就在磁场中受力 f ，用左手定则确定受力方向，如图 3.1 所示。转子受力，产生转矩T ，便为电磁转矩，方向与旋转磁通势同方向，转子便在该方向上旋转起来。2.本设计使用的电动机本设计需要四个电动机来带动四个皮带机，这四个电动机都选用齿轮减速异步电动机，其新型号是 YCJ，旧型号是 JTC，型号的意义就是异齿减，标准编号是 JB/T644992。用于要求低速，大转矩的机械。如运输机械、矿山机械、炼钢机械、造纸机械及其它要求低转速的械。结构特征是由 Y 系列（IP44）电动机与齿轮减速器直接耦合而成的。所以还得选择Y 系列 IP44 电动机的具体型号。 图3.1 异步电动机工作原理Y（IP44）是指小型三相异步电动机（封闭式），标准编号 ZBK2200788（H80315） JB527491(H355)，结构特征是自扇冷却，封闭式结构，能防止灰尘，水滴大量进入电机部。用途是，作一般用途的驱动电源，即用以驱动对起动性能、转差率等无特殊要求的机器和设备，亦可用于灰尘较多，水土飞溅的场所。 选择 Y112M-2 型的电动机，技术指标如下：额定功率：4KW 效率：85.5 功率因数：Cos0.87 同步转速：3000r/min 铁心长度：105mm 气隙长度：0.45mm 定子外径：175mm 定子内径：98mm 定子线规 ncdc：11.06 每槽线数：48 并联支路数：1 绕组型式：单层同心 节距：116 槽数 Z1/Z2： 30/36 转动惯量：0.0055kgm 质量：45kg3.4 皮带运输机皮带运输机具有结构简单，操作连续平稳，运输量较大的特点，又因各部分摩擦阻力小，动力消耗也较低，运输距离不受限制，在机体全长中任何地方都能装料与卸料可以水平也可 以倾斜运 送物料。皮带输送机由头部、中部、尾部组成。头部由头辊及支承架成 ；中部由支承架、限位辊、导向辊、张紧辊等组成；尾部由尾辊及支承架、调节装置等成 。此设备的特点是重、高、大，其设计紧凑合理、自动化程度高、内部结构复杂、安装 精度高。 3.5 其他1.给煤机给煤机适用于火力发电厂燃煤炉制动系统,能在很大的负荷变动范围内改善锅炉性能，使过热温度、再热温度和压力温度的控制更为稳定，使燃料与所需空气量更为匹配，所需的空气过剩量减少，连续给煤，称量准确，工作稳定，节能高效，是燃煤锅炉制动系统中与磨煤机相配的先进的计量给煤设备。结构特点：（1）圆筒密封结构,提高耐压力，减少内部粉尘堆积；（2）采用性能卓越的ST2，ST4系列电子皮带称，确保计量准确和长期稳定；（3）变频（或滑差）无级调速,运行平稳,节能隆耗；（4）链条刮板清扫装置自动清扫机内的积尘和余煤；（5）完善的报警系统可及时发现和排除堵煤、断煤过载和皮带跑偏等故障；（6）配置的高温隔离闸门，可防止热风回流，安全性高，检修方便。图3.2 给煤机结构示意图1. 头部箱体 2. 进煤口箱体 3. 中间箱体 4. 驱动装置 5. 出煤口箱体2.破碎机矿井开采的煤炭最大粒度一般在300-600mm，露天矿开采的煤炭最大粒度甚至达到600-1500mm，而一般选矿机械对入料粒度要求要小得多。因此，煤炭分选前，必须破碎到合适的粒度。煤矿热电厂常用的破碎机是锤式破碎机。锤式破碎机是以冲击形式破碎物料的一种设备，分单转子和双转子两种形式。单转子又分为可逆式和不可逆式两种。目前单转子锤式破碎机和环锤式破碎机获得广泛的应用。工作原理：在电动机的驱动下，破碎机转子高速旋转。物料进入破碎机后，立即受到高速旋转的锤头的冲击而粉碎。破碎后的物料借锤头的冲击力高速向机壳内的衬板和篦条冲击而受到二次破碎。小于篦条缝隙的物料便从缝隙中排出，块度较大的物料则在破碎腔内继续遭到锤头的冲击直至破碎，通过篦条的缝隙排出。结构特点：锤式破碎机主要由箱体、转盘、轴、锤头、篦条、调整架和联轴器等组成。锤式破碎机的壳体是用钢板焊接的箱体结构，沿轴线中心分成上、下两部分，其间由螺栓连接，机壳上方有给料口。为避免箱体内壁在物料的冲击下磨损和变形，机壳内部均镶有保护衬板。转盘有三角形和圆形两种，三角形转盘的三个棱角极易磨损，若发现不及时，容易掉锤子，其使用寿命不如圆形转盘。在转盘上穿有6根心轴，锤头通过心轴分别交错在转盘上，各锤头间有隔离套隔离。当转子高速旋转时，锤头在离心力作用下击碎物料。转动轴靠两端轴承支承，轴承座分别安装在箱体的两侧，并用螺栓与之固定。篦条以转子轴为中心分别排列在篦条架上，篦条架由螺栓固定在箱体上。箱体下部装有带两个偏心轮的通轴。转动机器两侧的手柄，使偏心轮转一个角度，便就可得到所需要的产品粒度。调整时可不必停车。3.筛分机筛分就是用带空的筛面把物料分成不同粒度级别或达到脱水、脱泥、脱介目的。筛分机械被广泛用于许多工业部门，种类繁多，一般按筛面的结构和运动形式分类。煤矿热电厂使用的是振动筛。振动筛的筛箱与摇动筛相似，但是支撑和吊挂筛箱采用的是弹簧组件，筛箱的振动是依靠激振器。激振器是一个弹性振动系统，其振幅受给料量和其他动力学因素的影响可以改变。振动筛的运动特点是频率高、振幅小，物料在筛面上做跳跃运动，因而生产能力和筛分效率都较高。振动筛适合于煤矿的各筛分作业。图3.3 细碎机结构示意图1. 下箱体 2. 方钢 3. 篦条组合件 4. 篦条 5. 锤头 6. 锤体7. 侧衬板8. 轮鼓 9. 第二细碎腔 10. 锤头螺栓11. 顶衬板 图3.4 筛分机结构示意图4.电动阀门煤矿用隔爆型阀门电动装置，是在原普通隔爆型阀门电动装置的基础上专业改造而成，又称为ZB型隔爆型阀门电动装置。适用于启闭件做直线运动的阀门，如闸阀、截止阀、隔膜阀、水闸阀等。如增加二级减速后可用于蝶阀、风门和风道阀等。用于阀门的开启、关闭或调节，是实现阀门远控、集控必不可少的驱动装置。电动阀门的特点：防爆型防护等级为IP68，适用于易燃易爆的场合,安全系数高、操作功能强、性能稳定等。防爆型产品有dI和dIIBT4两种，dI适用于煤矿非采掘工作面；dIIBT4用于工厂，适用于环境为IIA、IIB级T1-T4组的爆炸性气体混合物。本系统所用的电动阀门的性能符合JB/T8528-1997（普通型阀门电动装置技术条件）的规定。防爆型的性能符合GB3836.1-2000（爆炸性环境用防爆电气设备通用要求）及JB/T8529-1997（隔爆型阀门电动装置技术条件）的规定。并经国家防爆电气产品测试中心检定，取得了防爆合格证。图3.5 阀门电动装置结构示意图1. 电机 2.3. 齿轮 4. 蜗杆 5. 蜗轮 6. 输出轴 7.8. 伞齿轮 9. 行程控制器 10. 中间齿轮 11. 蜗杆环槽 12. 曲拐 13. 例举控制器 14. 碟簧组5.除铁器除铁器是将混入煤中的铁器、金属、雷管等予以除掉的设备。除铁器一般在皮带运输机中部或头部，或头部、中部联合采用，以保证最大限度地将煤中混入的铁器等除掉。电磁激磁线圈和铁心组成的磁心，被外部非磁性结构件封闭。电磁场吸上来的杂铁吸附在非磁性外壳结构件上，再配上电动行走装置，可以实现集控程控，达到自动或手动卸铁的目的。如果增加金属探测仪配套使用，可以显示出除铁效果，达到节电目的。图3.6 除铁器结构示意图第4章 供煤系统上位机监控软件及通讯设计本章对供煤系统上位机监控软件，及上位机和下位机间的通讯进行了系统的设计。首先对软件设计思想及组态软件做了简要的介绍，并选择了上位机软件WinCC进行上位机监控系统的设计，提出了上位机的整体设计方案，及主要实现的功能，并设计了上位机的监控画面，最后对上位机与下位机的通讯结构及方式做了细致的阐述。4.1基于WinCC的软件设计思想热电厂供煤集中控制系统中监控主站主要负责站内的保护、监测、报警、控制装置的数据转换和传输，并提供人机界面，是热电厂自动化系统中一个重要组成部分。设计时应注意：（1）明确监控程序的任务系统监控程序是控制控制整个系统按预定操作方式运转的程序。系统投入运行的开始时刻，首先对系统进行自检和初始化。开机自检在系统初始化前执行，如果自检无误，则对系统中的各个硬件资源设定明确的初始状态，如对PLC硬件资源分配任务。软件初始化包括对中断的安排、状态变量的初始化、各种软件标志的初始化、系统时钟的初始化、各种变量存储单元的初始化等。初始化过程安排在系统上电复位后的主程序最前面。该过程也是监控程序的任务之一，但由于通常只执行一遍，且编写方法简单固定，故介绍监控程序设计时，通常也不提及自检和初始化。（2）监控程序的结构设计监控程序的结构主要取决于系统功能的复杂性程度和操作方式。系统的功能和操作方法不同，监控程序就会不同。即使同一系统，不同的设计者往往会编写出风格不同的程序来。风格尽管不同，但常见的结构有下述几种：作业顺序调度型 作业优先调度型 键码分析作业调度型本章主要讲解一种基于WinCC的监控主站软件设计思想，以便于实现计算机之间的信息传递，以便整个监控主站软件具有很好的可移植性和开放性。目前主要的监控主站设计方法：热电厂供煤控制系统中，主要运用现场总线作为站内通信网，把站内的测量、保护、控制及通信装置与监控主站连接起来。其系统结构如图4.1所示：监控主站调度保护、测量等装置图4.1 热电厂供煤控制系统监控系统4.2 设计方案上位机界面用三菱系列组态软件WinCC设计开发，具备完善的生产监控管理功能，可以实现现场画面的