基于PLC的選煤廠控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析

趙睿 潘建峰 孫永強(qiáng)

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，選煤廠自動(dòng)化水平也在不斷提高，可編程控制在選煤廠的廣泛應(yīng)用，給我國煤炭企業(yè)工作人員帶來了福音。本文主要從選煤廠集中控制新技術(shù)切入，著重分析了基于PLC的選煤廠控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用情況，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)工作人員起到借鑒與參考的作用。

關(guān)鍵詞：選煤廠；PLC；控制系統(tǒng)；應(yīng)用

前言

近年來，國內(nèi)外精煤市場(chǎng)對(duì)于精煤的需求日益提高，在這樣的背景下，選煤廠為了提高精煤產(chǎn)量，需要不斷革新自身選煤技術(shù)，才能夠充分滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。選煤廠實(shí)現(xiàn)集中控制需要遵循三項(xiàng)基本原則，即在保證選煤質(zhì)量的基礎(chǔ)上提升選煤效率、在保證選煤質(zhì)量和選煤效率的基礎(chǔ)上降低選煤成本、在保證選煤質(zhì)量、效率、成本的基礎(chǔ)上提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與連續(xù)性。基于PLC的選煤廠控制系統(tǒng)的應(yīng)用，取得了極為顯著的成效，不僅提高了選煤廠的選煤質(zhì)量，而且還在很大程度上提升了選煤效率，保證了選煤系統(tǒng)的連續(xù)性與安全性，具有極高的推廣價(jià)值。

一、概述

（一）概念

PLC又稱PC，是可編程序控制器的簡(jiǎn)稱，其在結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器邏輯控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行合理的改進(jìn)和發(fā)展，最終成為新一代工業(yè)控制器。可編程序控制器具有可靠性高、適應(yīng)能力強(qiáng)、設(shè)備齊全及編程簡(jiǎn)單的特征，被廣泛應(yīng)用于我國各行業(yè)和領(lǐng)域。選煤廠采用PLC對(duì)全廠設(shè)備進(jìn)行控制，是實(shí)現(xiàn)選煤廠計(jì)算機(jī)集中控制的重要條件。

（二）工藝系統(tǒng)

我選煤廠年處理能力約為3100萬噸，控制系統(tǒng)主要包括產(chǎn)品裝車系統(tǒng)、原煤系統(tǒng)及重介系統(tǒng)等。

二、系統(tǒng)配置及功能設(shè)置

（一）系統(tǒng)配置

選煤廠控制系統(tǒng)主要是由PLC、模擬屏、控制臺(tái)和電源柜共同組成，其中，PLC作為選煤廠集中控制的核心部分，采用了美國羅克韋爾公司生產(chǎn)的AB型PLC，Logix5000系列。ControlLogix系統(tǒng)與傳統(tǒng)的PLC系統(tǒng)不同，具備更為先進(jìn)的系統(tǒng)構(gòu)建理念，其硬件性能高且軟件功能強(qiáng)大，能實(shí)現(xiàn)多種性質(zhì)的控制任務(wù)，屬于復(fù)雜多任務(wù)控制平臺(tái)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將ControlLogix控制器作為核心，并配置功能強(qiáng)大的RSLogix5000軟件以及RSLinxs網(wǎng)絡(luò)組態(tài)軟件，集中控制系統(tǒng)采用ifix界面，使PLC能在簡(jiǎn)單易用的環(huán)境中發(fā)揮出色的表現(xiàn)。同時(shí)，多種多樣的控制器、通訊模塊與I/O模塊之間可以不加限制的組合使用，每一個(gè)控制器都能執(zhí)行多個(gè)任務(wù)，減少了系統(tǒng)對(duì)于控制器數(shù)量的要求。在該系統(tǒng)中，ControlLogix控制器、通訊模塊與I/O模塊可以像一個(gè)個(gè)節(jié)點(diǎn)一樣完成一定的智能任務(wù)。

（二）功能設(shè)置

控制臺(tái)上的轉(zhuǎn)換開關(guān)可以選擇控制運(yùn)行設(shè)計(jì)中就地不聯(lián)鎖、集中控制以及實(shí)驗(yàn)三種工作方式。其中，就地不聯(lián)鎖主要針對(duì)單臺(tái)設(shè)備的檢修工作；集中控制針對(duì)正常生產(chǎn)；實(shí)驗(yàn)方式能進(jìn)行PLC功能、輸入信號(hào)及輸出信號(hào)的檢查。設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)具備故障報(bào)警、監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、急停等功能，能有效實(shí)現(xiàn)順煤流停車、逆煤流起車的順序控制，并且保證當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)堵塞與堆煤等現(xiàn)象。當(dāng)逆煤流啟車時(shí)，其間隔時(shí)間為3s；順煤流停車時(shí)，其原煤部分基數(shù)為5s，重介部分基數(shù)為10s。必要時(shí)，需要根據(jù)設(shè)備的具體情況以及生產(chǎn)要求對(duì)時(shí)間進(jìn)行修改。

該系統(tǒng)可對(duì)選煤廠內(nèi)各項(xiàng)工藝開展動(dòng)態(tài)圖形顯示，更加直觀、及時(shí)的監(jiān)督選煤廠內(nèi)各類設(shè)備的運(yùn)行情況。該系統(tǒng)還可在線顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并可自主選擇顯示方式（波形式、數(shù)字式），實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)數(shù)字量、模擬量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，并有自動(dòng)預(yù)警功能。例如系統(tǒng)料位、液位及灰分等主要采用棒狀和曲線的圖形進(jìn)行顯示，也可實(shí)現(xiàn)報(bào)警顯示、報(bào)表的生成和打印等。

在該功能設(shè)置中，故障停車與報(bào)警功能具有及時(shí)可靠的特點(diǎn)。在設(shè)備運(yùn)行的過程中，任何一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障，故障報(bào)警都會(huì)及時(shí)發(fā)出，同時(shí)進(jìn)行緊急停車；被納入集控的設(shè)備出現(xiàn)異常情況時(shí)，集控室內(nèi)與操作現(xiàn)場(chǎng)都能實(shí)現(xiàn)緊急停車，并且通過該設(shè)備將來煤方向的設(shè)備納入到聯(lián)鎖停車中，即自動(dòng)聯(lián)鎖停車。如果在規(guī)定的時(shí)間之內(nèi)，故障沒有及時(shí)排除，當(dāng)延時(shí)時(shí)間過后，納入集控的其余設(shè)備都會(huì)進(jìn)行聯(lián)鎖停車狀態(tài)，并且可根據(jù)報(bào)警中顯示的故障點(diǎn)進(jìn)行排除工作。當(dāng)操作人員對(duì)上位機(jī)發(fā)出控制指令之后，上位機(jī)會(huì)及時(shí)下達(dá)操作指令，然后通過PLC控制選煤廠的各個(gè)生產(chǎn)設(shè)備。

三、基于PLC的選煤廠控制系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)

（一）抗干擾措施

對(duì)于PLC裝置運(yùn)行質(zhì)量而言，干擾對(duì)其造成的影響較大。為了盡可能減少干擾的影響，應(yīng)當(dāng)在PLC電源側(cè)采用隔離電源，即可有效消除工頻干擾；采用220VAC開關(guān)信號(hào)量以及4-20mA電流型模擬量，并且接點(diǎn)可能被開關(guān)輸出信號(hào)干擾的繼電器，在其線圈上并接浪涌吸收回路，能有效防止繼電器出現(xiàn)誤動(dòng)作情況。另外，還需要在連接電纜選型等方面采取相應(yīng)的抗干擾措施。

（二）ControlLogix通訊功能

通訊網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，并且安裝十分便捷、編程容易，具有較高的靈活性與可靠性。在基于PLC的選煤廠控制系統(tǒng)中設(shè)計(jì)ControlLogix控制器通訊功能可連接以太網(wǎng)、控制網(wǎng)與設(shè)備網(wǎng)三個(gè)模塊，其速度可以達(dá)到1M位/s，存取數(shù)據(jù)的速度較快。并且，將屏蔽雙絞線應(yīng)用到通訊介質(zhì)中，不僅易于安裝，還能有效降低成本，提高系統(tǒng)的抗干擾性。ControlLogix控制器通訊功能的應(yīng)用能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程、網(wǎng)絡(luò)控制、連接操作員接口、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)等。

（三）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

將塊狀結(jié)構(gòu)的梯形圖執(zhí)行回路應(yīng)用到系統(tǒng)軟件中，能有效避免在調(diào)試或修改程序時(shí)出現(xiàn)大幅度改動(dòng)現(xiàn)象。將梯形圖作為基本編程語言，不僅易于學(xué)習(xí)、交流和掌握，還具有較強(qiáng)的實(shí)用性，能夠在更改軟件時(shí)更具便捷。

（四）可靠性強(qiáng)

控制系統(tǒng)的可靠性能對(duì)生產(chǎn)效率與安全造成直接影響，因此在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用了美國羅克韋爾公司生產(chǎn)的AB型PLC，該P(yáng)LC具有較高的精度與可靠性，能對(duì)輸入信號(hào)及輸出信號(hào)起到防護(hù)作用，并且其軟硬件設(shè)置具有聯(lián)鎖與互鎖功能，其在數(shù)據(jù)保護(hù)與故障軟件設(shè)計(jì)方面均采取了相應(yīng)的有效措施，在極大程度上保證了集控系統(tǒng)高效、安全、可靠的運(yùn)行。

結(jié)束語

綜上所述，基于PLC的選煤廠控制系統(tǒng)的投入使用，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，并提高了選煤效率，具有較高的控制精確度，減輕了我國選煤廠工作人員的工作負(fù)擔(dān)，同時(shí)減少了設(shè)備的故障率，促進(jìn)了選煤廠經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的提高。筆者希望更多專業(yè)人士投身到該課題的研究中，針對(duì)文中的不足之處，提出指正建議，為選煤廠有效應(yīng)用PLC的控制系統(tǒng)夯實(shí)基礎(chǔ)。

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