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《河北工程大学》 2017年
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选煤厂装车平煤装置的自动控制系统设计

郭旭东  
【摘要】:当今时代经济迅速发展,在我国产业结构调整过程中,重工业仍需打好坚实的基础,煤炭作为重工业的能源基础,需求量巨大,因此担任煤炭外运工作的选煤厂装车站格外重要。随着工业控制技术和管理水平的提高,尤其是计算机系统、PLC集中控制、传感器检测等技术的快速发展,对装车平煤系统提高了要求,传统的装车平煤的控制管理工艺急需进行改进、调整。本文依据现代技术手段,遵循选煤厂装车平煤控制要求,以山西阳泉阳煤二矿选煤厂装车站为研究对象,对选煤厂装车平煤自动控制与检测开展研究。深入分析煤炭装车过程和平煤破坏机理,讨论装车工艺存在问题,提出装车平煤结构调整方案。同时,采用了先进的视觉检测、PLC控制和组态界面等技术,解决原装车站人工操作过程中精度差、操作繁琐、效率低下、人工劳动强度大、施工条件差和危险度高的情况。本文在解析装车工艺和控制手段不足的基础上,全面描述了自动装车平煤系统的组成和控制方案。主要完成工作为:利用计算机图像识别技术,建立定量辅助装煤视觉检测系统,避免放煤过多或不足;设计煤炭标识自动喷洒装置;利用可编程控制软件(PLC)与传感技术实现装车平煤与喷洒装置的自动控制;通过MCGS组态软件建立装车平煤现场组态控制界面,实现实时监控并记录装车信息。最终建立自动装车平煤控制系统,能在装车过程中实现自动定位、定量装车、数据采集、顺序控制、运行监控等各项工作,达到精确装载、快速装载。
【关键词】:装车工艺 定量装车 视觉检测 自动控制 组态监控
【学位授予单位】:河北工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD94;TP273
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-10
  • 第1章 绪论10-17
  • 1.1 课题背景10
  • 1.2 选煤厂装车平煤系统现状10-13
  • 1.3 课题研究的目的及意义13-14
  • 1.4 研究内容和主要工作14-17
  • 1.4.1 研究内容14-15
  • 1.4.2 技术方案15-17
  • 第2章 选煤厂原始装车工艺过程分析及改善17-31
  • 2.1 选煤厂装车工艺过程17-18
  • 2.2 二矿选煤厂平煤作业存在的问题18-19
  • 2.3 平煤板受力分析19-27
  • 2.3.1 装车平煤过程分析19-21
  • 2.3.2 推积推落模型分析21-24
  • 2.3.3 推积煤体力学分析24-26
  • 2.3.4 平煤阻力影响因素分析26-27
  • 2.4 装车平煤优化方案27-30
  • 2.4.1 装车平煤工艺调整27-28
  • 2.4.2 装车卸料口与车厢对接定位28
  • 2.4.3 装车量控制28-30
  • 2.4.4 煤堆体积的视觉测量30
  • 2.5 本章小结30-31
  • 第3章 装车平煤系统总体设计31-44
  • 3.1 系统需求分析及指标要求31-32
  • 3.1.1 需求分析31
  • 3.1.2 指标要求31-32
  • 3.2 总体方案设计32-34
  • 3.2.1 工作原理32
  • 3.2.2 自动装车平煤系统的组成32-33
  • 3.2.3 装车过程33-34
  • 3.3 机器视觉检测系统34-37
  • 3.3.1 系统组成及工作原理34-35
  • 3.3.2 系统算法方案分析35-37
  • 3.4 平煤装置子系统37-38
  • 3.4.1 系统组成及功能37
  • 3.4.2 平煤装置控制原理37-38
  • 3.5 喷洒装置子系统38-43
  • 3.5.1 喷洒装置整体设计39-40
  • 3.5.2 喷洒电机调速分析40
  • 3.5.3 变频器的应用40-41
  • 3.5.4 变频器的选择与参数设定41-42
  • 3.5.5 变频调速控制线路42-43
  • 3.6 本章小结43-44
  • 第4章 机器视觉定量装煤辅助系统的设计44-54
  • 4.1 机器视觉概述44
  • 4.2 系统软硬件选取44-47
  • 4.2.1 工业相机和镜头44-45
  • 4.2.2 照明方案和光源45-46
  • 4.2.3 系统软件46-47
  • 4.3 装车量识别分析47-48
  • 4.4 煤堆图像处理48-53
  • 4.4.1 同态滤波48-49
  • 4.4.2 二值化49-51
  • 4.4.3 特征提取51-52
  • 4.4.4 图像匹配识别52-53
  • 4.5 本章小结53-54
  • 第5章 装车平煤装置的自动控制54-74
  • 5.1 自动装车系统被控设备54
  • 5.2 自动控制功能及要求54-58
  • 5.2.1 控制功能54-55
  • 5.2.2 控制要求55-56
  • 5.2.3 I/O口分配56-58
  • 5.3 PLC模块选型及列写清单58-60
  • 5.3.1 项目参数58
  • 5.3.2 PLC选型58-60
  • 5.4 PLC外围设备选型60-61
  • 5.5 PLC控制柜及其接线设计61-64
  • 5.5.1 PLC控制柜设计61-62
  • 5.5.2 电气接线设计62-64
  • 5.6 程序编写64-73
  • 5.6.1 创建项目64-65
  • 5.6.2 硬件组态65-67
  • 5.6.3 编辑符号67-68
  • 5.6.4 编写程序68-73
  • 5.7 本章小结73-74
  • 第6章 MCGS组态监控设计74-85
  • 6.1 MCGS组态监控软件介绍74
  • 6.1.1 组态软件概述74
  • 6.1.2 组态软件的构成74
  • 6.2 组态系统控制要求74-75
  • 6.3 组态系统的工程创建75-76
  • 6.4 设备组态76-79
  • 6.4.1 设备驱动76-78
  • 6.4.2 属性设置78
  • 6.4.3 通道连接78-79
  • 6.4.4 设备调试79
  • 6.5 组态用户窗口79-81
  • 6.6 实时数据库的建立81-82
  • 6.7 运行策略的设计82-84
  • 6.8 本章小结84-85
  • 第7章 工业试验结果85-87
  • 总结与展望87-89
  • 致谢89-90
  • 参考文献90-94
  • 附录Ⅰ94-97
  • 附录Ⅱ97-104
  • 作者简介104
  • 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果104-105

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