DL8030堆取料機PLC控制系統改進

牛丙喜

（天津天鐵冶金集團有限公司第一煉鐵廠，河北涉縣056404）

DL8030堆取料機PLC控制系統改進

牛丙喜

（天津天鐵冶金集團有限公司第一煉鐵廠，河北涉縣056404）

針對DL8030堆取料機PLC控制系統出現的大臂撞壞、回轉機構損壞、堆取料機與地面皮帶不聯鎖，造成冒料事故等故障，分析出其產生原因，提出了堆取料機滑線改進方案，提高了堆取料機的作業率，保障了設備的正常運行。

堆取料機；可編程邏輯控制器；變頻器

1 引言

天鐵第一煉鐵廠原料場區域擔負著5座高爐生產所需原燃料的儲存場地，是保障冶煉工序的重要原料基地，原料的堆取采用DL8030堆取料機，其控制系統采用昆騰PLC控制系統。由于堆取料機是在露天作業，需要連續供給運輸皮帶進行原料的傳輸任務。其控制系統在應用過程中由于出現了大臂撞壞事故、回轉機構的損壞及堆取料機與地面皮帶不聯鎖等現象，為此對該堆取料機的控制系統進行了分析研究。經過分析找出了問題原因，根據現場生產工藝實際，提出了改進措施，改進后取得了良好的效果，保障了設備的正常運行。

2 DL8030堆取料機的組成

堆取料機包括南北方向的走行，東西方向的回轉、升降、懸皮的堆料和取料、斗輪。走行和回轉采用了變頻器控制，升降采用了接觸器控制，懸皮和斗輪采用了工頻和變頻兩種控制方式。以懸皮控制為例，重點介紹了兩種控制方式，閉合Q4，使KM42、KM43線圈得電；常開觸點閉合，使KM41和 KM44或KM45互鎖，KM41常開觸點閉合采用變頻器控制方式，KM44或KM45常開觸點閉合采用解除其控制方式，見圖1。

2.1 改造思路和元器件的選用

在本次設計的系統中，加設斗輪堆取料機的水平位移，大臂在水平方向的旋轉角度，大臂在垂直方向的仰俯角度等極限裝置。用接近開關、編碼器等傳感器來校驗斗輪堆取料機在軌道上行走時是否有打滑現象，斗輪堆取料機的堆狀態和取狀態；控制大車走行的范圍，大臂的旋轉角度、俯仰角度，斗輪的運轉情況及臂皮帶運轉情況等，使得該堆取料機自動化程度大大提高，工作效率大幅提高，，系統的安全可靠性得到了很大的改善。

2.2 傳感器的選用

作業現場大車水平方向的行進距離近300 m，在滑線的首尾處安裝撞針來控制大車的行走范圍，在大臂水平方向的旋轉角度兩端加設機械撞針來控制大臂的旋轉范圍，在大臂的俯仰上下兩端加設機械撞針來控制升降范圍。

2.3 連鎖控制方式

堆取料機與地面皮帶聯鎖采用繼電器控制方式，見圖2。堆取料機與地面皮帶聯鎖分為堆料、取料、直播3種情況。

（1）堆料時，轉換開關打堆料，當K5閉合時，連鎖開關LA閉合，堆取料機旋轉開關SA-L閉合，堆取料機皮帶堆料運轉，堆取料機上電磁站內堆料繼電器KD線圈得電，其常開觸點閉合，使得地面電磁站內堆料繼電器KD線圈得電，其常開觸點閉合，使得地面皮帶正常運轉。

（2）取料時，轉換開關打堆料，連鎖開關LA和連鎖開關LA閉合，地面皮帶正常運轉，地面電磁站內取料繼電器KQ線圈得電，其常開觸點閉合，堆取料機上電磁站內取料繼電器KQ線圈得電，其常開觸點閉合，堆取料機皮帶取料運轉。

（3）直播時，轉換開關打直播，堆取料機皮帶取料運轉，K5閉合，連鎖開關LA閉合，堆取料機旋轉開關SA-L閉合，堆取料機上電磁站內堆料繼電器KD線圈得電，其常開觸點閉合，使得地面電磁站內堆料繼電器KD線圈得電，其常開觸點閉合，使得地面皮帶正常運轉。

圖1 懸皮的工頻和變頻控制方式

3 PLC控制系統的組成

3.1 PLC硬件

本系統控制采用Modicon TSX Quantum系列PLC，有電源模塊140GPS11420、140CPU11302、通訊模塊140NOM21100、數字量輸入140DAI75300、數字量輸出140DAO85300、模擬量輸入140ACI04000、模擬量輸出140ACO02000模塊，在電氣設備選型方面采用變頻電動機驅動，走行和斗輪變頻器選用丹麥丹佛斯變頻器VLT5000系列，見圖2。

圖2 模塊示意圖

3.2 PLC軟件

Quantum自動化給用戶提供了可選的編程環境，通常選用的方案是施耐德自動化的Concept。作為用戶不再受限于特定的硬件配置，配置任務連接到PLC，也可以在本地進行操作。

3.3 程序設計

PLC程序設計主要分成8個程序段進行控制，分別為通訊、自動、走行、變幅（升降）、回轉、皮帶、斗輪、編碼器、電源程序段。

4 堆取料機運行中出現的問題及解決措施

4.1 大臂撞壞、回轉機構損壞

（1）故障分析：由于堆取料機作業現場環境復雜，在取料過程中料塌方、滑坡、凍塊等情況時有發生，加上崗位的誤操作，直接加重了回轉電動機及機械設備過載運行，造成大臂損壞或回轉機構的損壞。

（2）解決措施：增設1#、2#堆取料機回轉預警保護裝置。此裝置包括回轉與懸臂皮帶連鎖部分、回轉過載報警部分。增設此裝置有效地避免了2臺堆取料機斗輪、回轉、懸皮過負載運行，直接防止了空開、接觸器、變頻器、電機的燒毀及機械設備的損傷。

4.2 與地面皮帶不聯鎖

（1）故障分析：由于堆取料機在運行中出現過載等故障，造成連鎖繼電器損壞；堆取料機由于滑線變形、滑砣磨損嚴重等原因造成滑線損壞。

（2）解決措施1：改造堆取料機滑線。電纜溝地基下沉是造成滑線變形的主要原因，把滑線從電纜溝移到皮帶架子旁，改造成安全滑線。通過改造，降低了滑線故障，有效地保證了堆取料機的正常運行。

解決措施2：采用一點對多點的無線通訊方式，組建TCP/IP無線通訊網絡，通過無線通訊網絡實現無線聯鎖信號傳送取代有線聯鎖信號傳送，避免原有線通訊系統故障率高的的弊端；同時將堆取料機生產信息融入生產系統，豐富現有的管控一體化的生產信息，有利于生產工序之間的協調，進而降低了原料場混勻料系統的綜合故障率，使得斷續配料次數減少，配比穩定，混勻料化學成分穩定，有利于提高燒結礦的質量和產量，進而為高爐穩定順行優質高產創造條件。

4.3 普通照明燈具經常熄滅

（1）故障分析：由于堆取料機頻繁啟動，造成堆取料機上電壓降太大，從而使得普通照明燈經常熄滅，而一旦熄滅必須等30 min才能自動發亮，嚴重影響了堆取料機正常運轉。

（2）解決措施：采用LED燈具照明時，工作電壓范圍寬，日光燈亮度比較強，功率比較低，既節能，又能夠適合工作電壓波動特別大的工作場所。4.4 增加堆取料機監控系統

（1）故障分析：由于自動化程度比較低，現場只能人工操作，工人的勞動強度大，導致堆取料機在南北走行，東西回轉，堆料、取料過程中出現失誤，嚴重影響了堆取料機的正常運轉。

（2）解決措施：在堆取料機操作室安裝一臺工控機，室外安裝攝像頭，用于檢測現場工作情況，現場各種運行情況都能在操作室顯示出來，提高了堆取料機的自動化程度。

4.5 走行變頻器報故障

（1）故障分析：堆取料機走行系統采用2臺變頻器控制4臺電動機拖動，一拖二，當一臺電機出現故障時，變頻器就會報故障，檢查線路和電機都需要時間，影響到堆取料機的正常工作。

（2）解決措施：在變頻器輸出回路中，加設4個空氣開關，分別控制4臺電動機，當一臺電動機出現故障時，拉開相應的空氣開關，從而使該變頻器拖動另一臺電動機正常工作，堆取料機正常工作。

5 結束語

通過對昆騰PLC控制系統在天鐵煉鐵原料場DL8030堆取料機上的應用 ，對其應用中經常出現大臂撞壞事故或回轉機構的損壞，堆取料機與地面皮帶不聯鎖，造成冒料事故等故障現象，分析找出了上述問題現象的原因。根據現場生產工藝實際情況，提出了改進措施，改進后收到良好的效果，保障了設備的正常運行，降低了該系統的故障發生率，提高了系統的穩定性和可靠性。

[1] 王永華.現代電氣控制及PLC應用技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2005：281.

[2] 彭鴻才.電機原理及拖動[M].北京：機械工業出版社，1994：297.

[3] 曾潤生，黃禎地，周澤魁.過程控制儀表[M].浙江：浙江大學出版社，1987：4.

[4] 黃立培.變頻器應用技術及電動機調速[M].北京：人民郵電出版社，1997.

Improvement of PLC Control System of DL8030 Stacker-reclaimer

NIU Bing-xi
(Iron-making Plant 1,Tianjin Tiantie Metallurgy Group Co.,Ltd.,She County, Hebei Province 056404,China)

The paper analyzes the causes of failures such as overflowing incident due to big arm damage, rotary assembly damage and no interlocking between stacker-reclaimer and belt conveyor occurring in the PLC control system of DL8030 stacker-reclaimer.An improvement plan is proposed on the slide wire of stacker-reclaimer.The availability of stacker-reclaimer is improved and equipment normal running ensured.

stacker-reclaimer;programmable logic controller;frequency converter

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.06.015

2014-05-26

2014-06-15

牛丙喜（1971—），男，工程師，主要從事冶金設備控制技術管理工作。