裝煤車托煤底板控制系統(tǒng)改造

李 健

(山西焦煤集團(tuán)五麟煤焦開發(fā)有限責(zé)任公司，山西汾陽032200)

1 概述

裝煤車的電控系統(tǒng)分為走行控制及裝煤控制兩部分。①走行控制。通過變頻器控制4 臺(tái)走行電機(jī)進(jìn)行正反向運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到拖動(dòng)裝煤車走行的目的。②裝煤控制。通過操作手柄、調(diào)擋接觸器、變阻箱、凸輪限位及多個(gè)感應(yīng)器等電器元件對(duì)裝煤主電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，從而控制托煤底板的行進(jìn)速度及行進(jìn)距離，達(dá)到將原料煤餅裝入碳化室的目的。

裝煤過程主要由托煤底板低速啟動(dòng)、托煤底板高速前進(jìn)、托煤底板前進(jìn)微速、托煤底板前行到位、托煤底板鎖閉、托煤底板回退、托煤底板二次高速回退、托煤底板回退到位幾個(gè)步驟組成。

控制要求。裝煤過程各關(guān)鍵點(diǎn)控制必須保證可靠、靈敏;托煤底板行程在工況不變的情況下必須固定;托煤底板行程需要調(diào)節(jié)時(shí)，必須快速、便捷、準(zhǔn)確;控制系統(tǒng)維護(hù)方便、維護(hù)不能太過頻繁，并且維護(hù)技術(shù)要求不能過高。

2 主要改造項(xiàng)目

原先使用的托煤底板控制系統(tǒng)為凸輪限位控制系統(tǒng)。利用凸輪限位控制中間繼電器的吸合及斷開來控制托煤底板的運(yùn)行過程和行程。但是由于生產(chǎn)需要每天中間繼電器吸合斷開的次數(shù)多達(dá)300 ～500 次，平均3 個(gè)月左右就需要更換中間繼電器，維護(hù)成本較高，并存在較大的安全隱患，而且當(dāng)工況變化需要調(diào)節(jié)托煤底板走行距離時(shí)，凸輪限位調(diào)節(jié)非常不方便，熟練維修工人也需要1 個(gè)多小時(shí)的調(diào)節(jié)時(shí)間，而新維修工人根本無法調(diào)節(jié)。為了減少維護(hù)成本，保證設(shè)備的運(yùn)行可靠性，我們使用了單個(gè)傳感器和PLC 解決了上述問題。

1)用我車間現(xiàn)有材料(西門子S200 PLC，施耐德傳感器，指示燈等)代替了原來的控制系統(tǒng)。

2)在編寫程序時(shí)，運(yùn)用加減計(jì)數(shù)器、比較器等PLC 自帶功能來實(shí)現(xiàn)單傳感器控制，大大節(jié)約維護(hù)成本，減少發(fā)生故障的環(huán)節(jié)。

3 設(shè)計(jì)思路

由于原控制系統(tǒng)環(huán)節(jié)較多，發(fā)生故障的節(jié)點(diǎn)較多，并且故障發(fā)生后檢查步驟繁瑣，因此要求新的控制系統(tǒng)盡量減少中間環(huán)節(jié)。經(jīng)過認(rèn)真觀察現(xiàn)場(chǎng)，決定通過運(yùn)用PLC 自帶的加減計(jì)數(shù)器、比較器及計(jì)時(shí)器等功能來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)單傳感器控制。去除中間繼電器等環(huán)節(jié)，直接將現(xiàn)場(chǎng)傳感器信號(hào)傳回PLC 內(nèi)部進(jìn)行分析處理，達(dá)到控制托煤底板走行的要求。

4 新PLC 系統(tǒng)的應(yīng)用

托煤底板的走行是通過電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、齒輪鏈條等元件來實(shí)現(xiàn)的。在工況不變的情況下，托煤底板的走行距離是不會(huì)變化的，那么托煤底板主軸齒輪旋轉(zhuǎn)角度就是固定的，因此只需要對(duì)主軸齒輪進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)托煤底板的行程進(jìn)行控制。我們觀察現(xiàn)場(chǎng)后決定將傳感器安裝于主軸齒輪側(cè)方，通過感應(yīng)主軸齒輪齒尖來進(jìn)行計(jì)數(shù)。

1)托煤底板前行控制。在托煤底板前進(jìn)的過程中，主軸齒輪齒尖每通過一次傳感器，PLC 內(nèi)部計(jì)數(shù)器數(shù)值“+1”，并將這一數(shù)值于預(yù)先設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)數(shù)值大于或等于“前行減速”數(shù)值時(shí)，PLC 輸出前行減速信號(hào)，控制裝煤主電機(jī)減速;當(dāng)數(shù)值大于或等于“前行到位”數(shù)值時(shí)，PLC 輸出前行到位信號(hào)，控制裝煤主電機(jī)停車，完成托煤底板前行過程。

2)托煤底板后退控制。在托煤底板前行到位后，對(duì)托煤底板進(jìn)行后退操作。后退過程中主軸齒輪齒尖每通過一次傳感器，PLC 內(nèi)部計(jì)數(shù)器數(shù)值“-1”，并將這一數(shù)值于預(yù)先設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較。當(dāng)數(shù)值小于或等于“二次減速”數(shù)值時(shí)，PLC輸出二次減速信號(hào)，控制裝煤主電機(jī)減速;當(dāng)數(shù)值小于或等于“二次到位”數(shù)值時(shí)，PLC 輸出二次到位信號(hào)，控制裝煤主電機(jī)停車;當(dāng)數(shù)值小于或等于“后退減速”數(shù)值時(shí)，PLC 輸出后退減速信號(hào)，控制裝煤主電機(jī)減速;當(dāng)數(shù)值小于或等于“0”時(shí)，PLC輸出“后退到位”信號(hào)，控制裝煤主電機(jī)停車。完成托煤底板后退過程。

5 實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的問題及處理方法

1)當(dāng)新控制系統(tǒng)運(yùn)用于現(xiàn)場(chǎng)后，我們發(fā)現(xiàn)由于每個(gè)操作人員的操作手法不同(加減檔位的時(shí)間不同)等原因，總會(huì)出現(xiàn)些許偏差。發(fā)現(xiàn)這一問題后，我們對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)。在“后退到位”的位置加裝一個(gè)傳感器進(jìn)行計(jì)數(shù)器清零操作。當(dāng)“清零傳感器”感應(yīng)時(shí)，前進(jìn)過程計(jì)數(shù)器不進(jìn)行計(jì)數(shù)。

2)在一些特殊情況下(前進(jìn)或后退過程中出現(xiàn)狀況停車后再啟動(dòng)等)計(jì)數(shù)出現(xiàn)錯(cuò)誤。觀察后發(fā)現(xiàn)是由于慣性的原因所產(chǎn)生的。因此，我們?cè)诔绦蛑邪言瓉淼氖直僮餍盘?hào)改為手柄接通延時(shí)或手柄斷開延時(shí)信號(hào)，解決了這一問題。

3)在一段時(shí)間的運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)由于齒輪較大且操作人員手法不同，運(yùn)行行程精度誤差較大。因此，我們重新設(shè)計(jì)制作了太陽輪感應(yīng)裝置(其感應(yīng)點(diǎn)為36 個(gè)點(diǎn)，比原來的齒輪感應(yīng)點(diǎn)多一倍)，并對(duì)其進(jìn)行同軸安裝，大大提高了運(yùn)行精度，完全達(dá)到了生產(chǎn)需求。

4)在運(yùn)行一段時(shí)間后，我們?yōu)楸ＷC設(shè)備安全運(yùn)行又加裝了限位指示燈及安全傳感器，齒尖每經(jīng)過一次傳感器指示燈就會(huì)閃爍一次。當(dāng)指示燈不發(fā)生閃爍時(shí)，操作人員立即停止操作，通知維修人員進(jìn)行維修。安全傳感器加裝在行程傳感器前方，其計(jì)數(shù)設(shè)定數(shù)值為行程傳感器數(shù)值“+1”，當(dāng)安全傳感器達(dá)到預(yù)設(shè)數(shù)值時(shí)，托煤底板強(qiáng)制停車。這樣就大大減少了托煤底板頂撞爐門事故發(fā)生的可能性。

5)在經(jīng)過兩次工況變化行程調(diào)整后，發(fā)現(xiàn)大幅度調(diào)整行程精度略差，經(jīng)過觀察、研究，決定在程序中添加計(jì)時(shí)器，用計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器配合調(diào)整行程。計(jì)時(shí)器最大計(jì)時(shí)2 s，當(dāng)需要調(diào)整行程時(shí)先調(diào)節(jié)計(jì)時(shí)器，當(dāng)計(jì)時(shí)器調(diào)節(jié)到2 s 后仍然不能達(dá)到要求，則調(diào)節(jié)一次計(jì)數(shù)器(“+1”或“-1”)，并將計(jì)時(shí)器調(diào)節(jié)為0。經(jīng)過這一改動(dòng)，調(diào)節(jié)精度達(dá)到10 mm，完全符合生產(chǎn)需求。

6 新舊系統(tǒng)比較

和原先的系統(tǒng)相比較，新的系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):①新系統(tǒng)由于中間環(huán)節(jié)少，故障排除簡(jiǎn)單明了。②新系統(tǒng)托煤底板行程調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單方便。③新系統(tǒng)穩(wěn)定性好，維護(hù)方便。④新系統(tǒng)成本低廉，配件容易購買。

7 應(yīng)用效果

從設(shè)備調(diào)試投入運(yùn)行至今的情況來看，由于中間環(huán)節(jié)減少，電氣設(shè)備故障率下降，處理故障的速度也提高。主要設(shè)備無損壞，降低了維護(hù)成本。極大提高了我廠的焦炭生產(chǎn)能力。

8 投入成本

本控制系統(tǒng)成本低廉:①西門子S7 -200 PLC 擴(kuò)展塊1 塊/3 000 元。②施耐德傳感器2 個(gè)/2 000 元。③圖瑞克傳感器1 個(gè)/1 000元。

9 結(jié)語

本控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)凸輪限位控制系統(tǒng)比較，降低了維護(hù)強(qiáng)度，減少了托煤底板行程調(diào)節(jié)難度和時(shí)間。本控制系統(tǒng)與行程控制器控制系統(tǒng)比較，降低了維護(hù)成本，并且維護(hù)技術(shù)相對(duì)更加簡(jiǎn)單，即使是新維修工人，經(jīng)過一次講解也可以很好的進(jìn)行維護(hù)、調(diào)整。

本系統(tǒng)如果加入觸控屏或手操器將更加方便使用。