基于OPC的重介质选煤悬浮液密度智能控制系统.pdf

2013年第3期
煤矿机电
基于OPC的重介质选煤悬浮液密度智能控制系统
程隆星',巨明伟,陈力
(1.盘江精煤股份有限公司老屋基选煤厂,费州盘县553534;:2.中国矿业大学信电学院,江苏徐州221008
摘要:控制悬浮液密度可以提高重介质选煤的效果。充分利用 Matlab/ Simulink强大的信息处
理能力和 Wincc实时采集数据的特点,通过OPC(目标联接嵌入过程控制)技术两者无缝集成,实
现悬浮液密度的智能控制。针对重介质选煤悬浮液密度控制的非线性特点,提出模糊PID(比例
积分、微分)控制算法。通过试验可知,该方案能较好的满足控制要求
关键词:重介质选煤;悬浮液密度控制;模糊PID
中图分类号:TP273
文献标识码:B
文章编号:1001-0874(2013)03-0005-03
Intelligent Suspension Density Control System for Heavy
Medium Coal Processing Based on OPC
Cheng Longxing, Ju Minguei", Ch
len
(1. Laowuji Coal Preparation Plant, Panjiang Cleaned Coal Co, Ltd., Panxian 553534, China
2. School of Information and Electrical Engineering, China University of Mining &Technology, Xuzhou 221008, China)
Abstract: The suspension density control is expecting to improve the effect of heavy medium coal processing. The
Matlab/Simulink of powerful information processing capability and Wincc featuring real-time data collection are
seamlessly integrated based on OPC(object linking and embedding for process control) to realize the intelligent
suspension density control. Aiming at the non-linearity of suspension density control, proposes the fuzzy PID
(proportion-integral-diferential)control algorithm. The experiment result shows that the project is better meeting
the reauirements of control
Keywords: heavy medium coal processing; suspension density control; fuzzy PID
设备驱动程序不统一的问题,实现了不同系统间的
数据交换。OPC采用客户-服务器结构。服务器
重介质选煤是分选精度较高的选煤披术。它利拥有服务器对象的全部信息,向客户端提供创建、操
用阿基米德原理,将悬浮液中的矸石、中煤和精煤分作组对象功能;组拥有本组对象的全部信息,可以提
选出来,悬浮液密度直接影响分选效果?。应用智供管理项机制;数据项代表服务器到数据源的物理
能算法有效控制悬浮液密度成为目前普遍关心的问连接,它是一个具体的过程变量,可以被客户直接访
题。 Matlab的 Simulink具有丰富的控制工具箱,模问4
块搭建方便,但它不易和现场设备直接通信。 Wincc
具有人机友好等特点。充分利用Winc在组态方面2悬浮液密度控制系统
的优势和 Simulink的信息处理功能,实现两者的无2.1系统结构
缝集成,对于实现系统智能化具有重要意义。
Wincc与 Simulink结合构成悬浮液密度负反馈
闭环控制系统,如图1所示。密度计将合格介质桶
1OPC技术
内的悬浮液密度以4~20mA的形式上传到可编程
OPC(目标联接嵌入过程控制)技术是工业控制控制器PLC中?,Wine读取该值并传到 Simulink
自动化领域中硬件和软件之间的标准接口,解决了与密度设定值做比较后,进行模糊PID(比例、积分
万方数据
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微分)算法运算,最后将运算结果(控制信号)输送与PID相结合,弥补了相互的不足之处,并根据现场
到PLC,向执行器下达控制命令,如此反复,直到合情况对PID=个参数进行在线调整91?。模糊PD
格介质桶内的悬浮液密度和设定值相吻合。Simu-控制结构如图2所示。
ink和Winc之问采用OPC通信, Wine与PLC之
K
问采用以太网通信。
OPC
Profinet
?被控对象
Simulink
Wincc
PLC
did
密执
度行
图2模糊PDD控制结构
计器
模糊PID由两部分组成:一部分是传统PD
图1系统控制结构
制器的结构,如图2中虚线框内所示。该部分对系
主要软硬件选型
统的偏差信号进行比例、积分和微分计算并加权重
PLC硬件选型包括电源、GPU和输人输出模块相加,权重值就是相应的比例、积分和微分系数;另
的选型等。PLC选用S7300系列,CPU采用315--部是模糊控制部分,根据偏差信号和偏差变化信
2PNDP,其 Profinet f接口易于组态以太网”。悬浮液号进行模糊化、模糊推理和反模糊化运算,模糊控制
密度计选用FBM2391型同位素密度计。密度计的器的输出调整PID三个参数
发射源与接收源分别安装在悬浮液管路的两侧,根
据放射元素的衰减情况计算密度。清水阀采用3 Wince与 Simulink通信
DKJ3100型角行程电动执行器,具有电气和机械两3.1通信设置
方面保护,可以减少事故的发生
在 Mallah R2007a及以上版本中都提供了OPC
Wincc除了传输信号,还具有监控画傾、报警记工具箱,可以在 Simulink仿真环境下直接使用,只要
录、打印报表等功能。Wice作为 Simulink服务进行相应的设置即可实现 Simulink与Winc的OP
器和PIC的上位机,起到了数据总控平台的作用,通讯。主要步璨如下
本文中选用7.0版本。 Matlab选用R2007a版本,提
1)在 Wincc I的“变量记录”选项中将重介选煤
供OPC通信工具箱。
悬浮液的密度及补水隅变量进行归档设置。
2.3模糊PID算法
2)在 Simulink仿真环境中新建仿真界面,将
重介质选煤密度控制是非线性、滯后系统,应用OPCエ具箱中的“" OPC Configuration"、“ OPC Read”
传统PD不可避免地会出现超调或振荡堄象。模糊和“ OPC Write”模块拖人界面中,建立仿真模型,如
算法不需要被控对象的数学模型。本文将模糊算法图3所示
Out
Ini
PC Config
OPC Configuration