基于PLC的配煤自動(dòng)控制系統(tǒng)

摘要：實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)配煤作業(yè)，既可以減少浪費(fèi)，又能節(jié)省開支，因此對(duì)于煤礦來說，建立一個(gè)便捷、可靠的自動(dòng)配煤裝車系統(tǒng)是十分迫切和需要的。PLC由于體積小、組合方便、可靠性高以及具有很強(qiáng)的柔性，僅需修改梯形圖程序就可改變控制功能，同時(shí)具有計(jì)算、通信等特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)控制領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：PLC 配煤 控制系統(tǒng)

0 引言

煤礦的產(chǎn)品是煤炭，煤礦平均每天拉出煤炭幾十萬噸，裝車、卸車、配煤的任務(wù)十分繁重，工作量非常大。選煤廠的原煤來自多個(gè)礦井，各礦井原煤的煤質(zhì)不盡相同。但是客戶對(duì)煤質(zhì)的要求一般不會(huì)變化，如果對(duì)各種煤質(zhì)單獨(dú)洗選，則需頻繁改變選煤工藝參數(shù)，給選煤廠帶來許多不便。因此，選煤廠往往是將2種或者3種或者4種原煤按照一定的比例配煤，得到一種較為適宜洗選的煤，然后進(jìn)行洗選。過去手動(dòng)操作時(shí)，由于人的主觀誤差而造成的煤炭浪費(fèi)現(xiàn)象十分嚴(yán)重，非常迫切需要提高裝車配煤的自動(dòng)化程度。

1 配煤工藝

在生產(chǎn)過程中，皮帶的上方有一個(gè)料斗，皮帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，由給煤圓盤旋轉(zhuǎn)裝置使原煤料倉中的煤落到皮帶上。輸送皮帶由控制電機(jī)M驅(qū)動(dòng)，速度傳感器SF給出頻率和皮帶速度成正比的電信號(hào)。輸送皮帶的下方裝有核子秤WZ，它輸出與皮帶上煤的重量成正比的電壓信號(hào)。皮帶配煤核子秤控制器接收SF的速度信號(hào)和WZ的重量信號(hào)，計(jì)算皮帶上物料的瞬時(shí)流量和累計(jì)流量，并顯示結(jié)果，同時(shí)與設(shè)定的流量值進(jìn)行比較，通過控制器調(diào)節(jié)，輸出電流控制信號(hào)，經(jīng)功率放大，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使配煤量穩(wěn)定在設(shè)定值。各個(gè)原煤料倉中的煤按一定的比例混合后送往下一道工序，配煤結(jié)束。配煤系統(tǒng)工作流程如圖1所示。

2 控制系統(tǒng)

2.1 結(jié)構(gòu)框架控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。該系統(tǒng)采用三級(jí)集散控制結(jié)構(gòu)，即直接控制級(jí)、過程管理級(jí)和生產(chǎn)管理級(jí)。分別由圖2中的現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)、PLC程控系統(tǒng)及上位機(jī)控制系統(tǒng)擔(dān)任。其中現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)主要由各主設(shè)備的動(dòng)力控制柜組成，直接與各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相連。另外，在現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的旁邊還配有一套主要由繼電器、接觸器及操作按紐等構(gòu)成的備用現(xiàn)場(chǎng)手工控制系統(tǒng)，它也可以手工控制各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，以備在自動(dòng)配煤控制系統(tǒng)失效或需檢修時(shí)不會(huì)中斷配煤任務(wù)，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。該兩套控制系統(tǒng)通過程序軟開關(guān)進(jìn)行切換，即在上級(jí)PLC程控系統(tǒng)輸出的配煤膠帶、電磁閥、風(fēng)機(jī)等主設(shè)備控制信號(hào)之上另附加了一個(gè)程控有效信號(hào)，由它來控制系統(tǒng)切換繼電器的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)手工控制與程序控制的自動(dòng)切換。由于采用了多個(gè)程控有效信號(hào)，這樣使得該兩套不同的系統(tǒng)能混合運(yùn)行，以解決復(fù)雜情況下的配煤?jiǎn)栴}。

2.2 PLC程序控制設(shè)計(jì)充分利用PLC各模塊的自診斷功能。根據(jù)工藝流程，在軟件中插入診斷程序，實(shí)時(shí)判斷傳感器信號(hào)，如有異常上傳報(bào)警信息。采用多種故障報(bào)警提示以及靈活的故障處理手段，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。設(shè)計(jì)方案如下：①初始化程序。初始化是主程序的部分任務(wù)，提出系統(tǒng)的控制變量，設(shè)定列車的車廂數(shù)目、車廂長(zhǎng)度、牽引絞車速度初始值、裝車方式設(shè)定等參數(shù)。②主程序。數(shù)據(jù)初始化及各子程序模塊的調(diào)用。漏斗放料，自動(dòng)裝車，稱重處理，故障報(bào)警等過程以子程序模塊供主程序調(diào)用。PLC每隔2秒計(jì)算當(dāng)前車廂的裝煤量，以調(diào)節(jié)牽引絞車的速度。③集中啟停程序。上下級(jí)設(shè)備之間具有閉鎖功能，只有下級(jí)設(shè)備可靠啟動(dòng)后，PLC才發(fā)出啟動(dòng)上級(jí)設(shè)備的命令；如啟動(dòng)過程出現(xiàn)故障，將按閉鎖關(guān)系停止設(shè)備，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。④故障報(bào)警。實(shí)時(shí)采集位置傳感器和接近開關(guān)的狀態(tài)，防止裝車皮帶跑偏、打滑；顯示屏給出畫面，并聲光報(bào)警。而且，PLC記錄故障時(shí)狀態(tài)，故障處理完畢，程序繼續(xù)，不影響裝車的煤量計(jì)算。

總的說來，在整個(gè)系統(tǒng)控制程序中除充分利用了PLC硬件的自診斷功能外，還使用了3種不同類型的診斷處理，一種是利用定時(shí)器或計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器信號(hào)的診斷；另一種是利用對(duì)立傳感器信號(hào)的相互檢測(cè)來實(shí)現(xiàn)傳感器的故障診斷；第3種是根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)來診斷傳感器的好壞。另外，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行有重要影響的傳感器，我們都設(shè)計(jì)了屏蔽功能，如拉繩、煤位報(bào)警等，當(dāng)某個(gè)傳感器發(fā)生故障而系統(tǒng)又急需運(yùn)行時(shí)，可以由上位機(jī)暫時(shí)屏蔽掉這個(gè)故障傳感器，從而程控PLC不再考慮該傳感器的信號(hào)，使系統(tǒng)能繼續(xù)運(yùn)行。對(duì)于那些由于檢修等原因不能加煤的煤倉同樣可以屏蔽。這樣，完備的自診斷功能與強(qiáng)大的可屏蔽功能的結(jié)合，不僅給系統(tǒng)的維護(hù)、檢修帶來方便，也增強(qiáng)了系統(tǒng)的強(qiáng)壯性。

3 結(jié)束語

利用PLC技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，吸收其它同類控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出具有結(jié)構(gòu)開放，組態(tài)靈活，控制功能完善，操作簡(jiǎn)單規(guī)范等顯著特點(diǎn)的配煤自動(dòng)控制系統(tǒng)，大大提高了生產(chǎn)和管理的自動(dòng)化水平，減少了故障的發(fā)生率，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率。并且系統(tǒng)軟件采用模塊化編程技巧，程序易編易改，系統(tǒng)具有自診斷功能，為維護(hù)、檢修帶來方便。