基于PLC控制的選煤廠“一鍵啟車”研究

劉建國

摘 要：本文探討了選煤廠一鍵啟車的功能，并對一鍵啟車的不同方式進行比較，探討其優缺點，提出了一種基于PLC的改進的流程啟車控制邏輯。實踐表明，采用新控制原理不僅能實現一鍵啟車，而且讓能設備選擇更加靈活，可以應對啟車過程中的各種突發故障，節省了啟車時間和電耗。

關鍵詞：PLC；一鍵啟車；計時器

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）19-0099-03

Research on "one Key Start" of Coal Preparation Plant

Based on PLC Control

LIU Jianguo

（China Coal Xi 'an Design Engineering Co.， Ltd.， Xi 'an Shaanxi 710054）

Abstract： This paper discussed the function of one key start in the coal preparation plant， compared the different ways of the one key start car， discussed its advantages and disadvantages， and put forward an improved logic for the process control of the process based on the PLC. The practice showed that the new control principle could not only realize one key starting， but also made the selection of equipment more flexible， and could deal with all kinds of sudden faults in the process of starting the car， and save the time and electricity consumption.

Keywords： programmable logic controller；one-button start；timer

隨著科技的進步，選煤工藝變得越來越復雜，從受煤到篩分、破碎、分選、脫水、產品儲存和裝車等均連續生產，環環相扣，設備分散，處理量大。對系統的可靠性、精度及自動化程度要求越來越高。

PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器），其采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程[1]。PLC由電源、中央處理單元（CPU）、存儲器、輸入輸出接口電路、功能模塊和通信模塊等組成[2]。PLC因具有使用方便，編程簡單；功能強，性能價格比高；硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強；可靠性高，抗干擾能力強；系統的設計、安裝、調試工作量少；維修工作量小，維修方便等特點，被廣泛應用于洗煤廠的生產控制中。目前，大多數洗煤廠都可實現流程啟車（一鍵啟車），但在功能上不盡如人意[3]。在實際生產過程中，集控員往往不使用流程啟車，而是手動逐個起動，效率低，啟車過程電耗大，因此還需要進一步改進啟車控制原理，優化程序設計。筆者結合自身的實踐經驗，分析當前幾種較為常見的流程啟車方式，并在此基礎上進行改進。

1 一鍵啟車功能

一鍵啟車，就是利用PLC通過程序邏輯控制，在系統具備啟車條件下，自動依次啟動被控設備。其可以大大減少啟車過程中的人為參與，從而減少人為故障，降低生產事故，提高生產效率，節約能耗[4]。

一鍵啟車實現的功能如下。例如，選煤廠從原煤到產品經過D、C、B、A四臺設備，生產時集控員需要在上位設備上按逆煤流依次啟動設備A、設備B、設備C和設備D。一鍵啟車具備以下特點：一鍵依次啟動設備A、設備B、設備C和設備D；被控設備可隨時投入/退出流程而不影響啟車過程；在啟車過程中，如果某臺設備故障，系統應能停留在該設備等待故障處理或選擇跳過該設備繼續啟車；運行過程中出現某幾臺設備故障停車，系統能自動定位到該設備，便于故障處理后啟車；應考慮時間效率。

2 一鍵啟車實現方式比較

目前，較常見的一鍵啟車控制方式大概有2類。

2.1 方式一

將要啟動的設備按逆煤流方向排序，在上位機上設置一鍵啟動按鈕，啟車前自動檢索系統是否具備啟車條件，具備條件后按下“啟車按鈕”，利用前一臺設備的運行信號做下一臺設備的啟動條件，依次啟動，實現啟車過程。方式一的啟車流程如圖1所示。

該方式將前臺設備運行信號做后臺設備的啟動條件，編程簡單。但程序中將設備前后次序固化，無法跨設備啟動，設備選擇不靈活。

2.2 方式二

將要啟動的設備按逆煤流方向排序，設置計時器，每臺設備設置一個啟動時間，按下“啟動”按鈕后計時器開始計時，在時間1啟動A設備，時間2啟動B設備，時間3啟動C設備，時間4啟動D設備，完成啟車過程。方式二的啟車流程如圖2所示。

從圖3、表1可知：此種方式不依賴上臺設備是否啟動，在規定的時間啟動相應設備。按下“啟動”按鈕后計時器開始計時，設備A、B正常啟動后，如果在第7分鐘設備C啟動失敗，計時器繼續計時直到計時器預置值歸0。等C設備故障解除后啟車，計時器又從0開始計時，浪費6分鐘時間。

3 改進的啟車方式

改進后的一鍵啟車邏輯圖如圖4所示。

從圖4可知，將常規計時器改為保持型計時器，新增“設備選擇”按鈕以及“設備狀態標簽”，具體改進方式如下。

改進一：上下位結合，實現了設備靈活退出/投入啟車流程。設備選擇與解鎖/連鎖關系如圖5所示。

如圖5，下位程序中將設備選擇與設備解/連鎖整合，在上位畫面增加“設備選擇按鈕”，在選擇設備的同時投入閉鎖，實現設備靈活退出/投入啟車流程。

改進二：使用保持型計時器，節省啟車時間。使用保持型計時器后，設備起停狀態與時間對應關系如表2所示。

從表2可知，使用保持型計時器，可以將時間停留在啟動失敗的設備對應的時間點，如當設備C啟動失敗時，計時器暫停計時，停留在時間3，C故障解除后計時器從時間3接續計時，順序啟動設備，節省了啟車時間。

改進三：新增一鍵啟車“狀態標簽”，解決了方式二存在的問題，節省故障停車后的系統恢復時間。設備啟動狀態與標簽、時間對應關系見表3至表5。

如表3至表5所示，新增一鍵啟車“狀態標簽”，每臺設備對應一個固定標簽，當設備故障停車時，PLC即可尋找到最早啟動設備對應的時間點，故障恢復后直接從該故障設備啟車，解決了方式二存在的問題，節省故障停車后的系統恢復時間[5-8]。

4 結論

改進后的一鍵啟車方式較好地解決了傳統啟車過程中存在的問題，節省了啟車時間，直接降低了電耗?；谝陨显瓌t開發的納林河二號礦井選煤廠、門克慶煤礦選煤廠上下位程序投入運行以來，運行狀態良好。

參考文獻：

[1]周成軍，張新明，陶亞東.選煤廠煤流系統啟停車技術優化[J].工礦自動化，2018（1）：95-98.

[2]石煥，程宏志，劉萬超.我國選煤技術現狀及發展趨勢[J].煤炭科學技術，2016（6）：169-174.

[3]趙建軍.選煤廠節電經驗探討[J].能源與節能，2016（7）：81-83.

[4]史國生.電氣控制與可編程控制器技術[M].3版.北京：化學工業出版社，2004.

[5]王德吉.羅克韋爾PLC控制技術[M].北京：機械工業出版社，2015.

[6]哈立德·卡梅爾，埃曼·卡梅爾.PLC工業控制[M].北京：機械工業出版社，2015.

[7]郭軍.基于工控機組態與PLC控制系統的調試探究[J].自動化與儀器儀表，2017（11）：18-20.

[8]常春陽，趙芳.淺談PLC自動化控制系統[J].科技創新導報，2016（16）：2-3.