××火電廠粉倉粉位計控制模塊改造及應用

鐘 華

（長安益陽發(fā)電有限公司，湖南 益陽413000）

0 引言

FW2－E型號粉倉粉位計在使用年限達到上限后，加上粉塵和高溫的影響，主控儀表和換向器都頻繁出現(xiàn)故障，維護成本不斷升高。針對這一現(xiàn)狀，我們提出一新設想，使用簡單成熟的工控設備PLC，解讀原控制裝置的控制原理，用可控硅替換原換向器來實現(xiàn)電機正反轉，設計一套全新的控制系統(tǒng)，利用PLC編程的靈活性，實現(xiàn)原有測控系統(tǒng)全部的功能。

1 FW2－E型自動料位測控儀簡介

（1）我廠原設計FW2－E型自動料位測控儀，是一種典型的重錘式料位測量裝置，主要由三部分組成：主控儀表、換向器、電機伺服系統(tǒng)。

1）主控儀表：是一個單片機系統(tǒng)，負責對料位的定時測量、料位計數(shù)、到位反轉、料位顯示等功能，儀表結構相當復雜且外圍電路繁多。

2）換向器：是一個控制電機正反轉的裝置，接收主控儀表的測量指令，是重錘下降和上升的切換裝置，是一個專利產品，帶過流保護功能。

3）電機伺服系統(tǒng)：由一臺他激直流電機加鋼纜、到位開關、力矩開關、光電脈沖計數(shù)、整形電路等構成，負責對重錘的升降控制、粉位計數(shù)。

（2）對FW2－E型自動料位測控儀增加的主要功能如下：

1）儀表自動標定功能：切換儀表至“標定”位，啟動標定按鈕，儀表將自動完成空倉下的量程標定，設置空倉下的全行程脈沖計數(shù)，并自動置滿量程位、零點位。

2）儀表量程微調整功能：當測量過程中，需要跟機械粉標對位的時候，可以通過量程微調功能實現(xiàn)機械粉標與測量裝置的完美統(tǒng)一。

3）故障顯示及保護功能：儀表工作過程中，如遇斷鋼纜、限位開關失靈等情況，電機會立即停止，并輸出報警信號，提示運行人員與檢修人員現(xiàn)場檢查。

2 主要改造項目

（1）用PLC替換原主控儀表，保留原有系統(tǒng)的各種開關信號，高速光電開關信號接入PLC指定高速計數(shù)通道，配合PLC高速計數(shù)程序模塊實現(xiàn)高速脈沖的計數(shù)，編制控制程序實現(xiàn)外部信號的輸入和控制輸出。

（2）用三相電機正反轉控制器（可控硅）替換原電機換向器，由可控硅接收PLC指令進行相序交換，實現(xiàn)電機的正反轉。

（3）直接用橋堆進行整流來驅動直流電機工作。

3 主要零件清單

（1）PLC，型號為西門子S7－200，CPU 224XP。

（2）三相電機換向控制器（可控硅），型號為 LSFT4Z60DD2，杭州晶谷電子生產。

（3）橋堆，220V／60A。

（4）光電開關，型號為E3S－GS15N1，泰武科技生產。

（5）數(shù)顯表。

4 新粉位計工作原理

新粉位計控制原理如圖1所示。

圖" 新粉位計控制原理圖

4.1 計數(shù)系統(tǒng)

計數(shù)系統(tǒng)由滾筒、鋼絲繩、分度盤、光電開關和相應的計數(shù)電路（PLC）組成，滾筒周長L＝40cm，檢測盤上均勻分布著20個孔，這樣分度盤每轉動一個孔距，鋼絲繩就移動1cm，當分度盤轉動時，光電開關就接收到一連串的光信號，同時在光電三極管的集電極輸出一連串的方波電信號，一個方波反映到鋼絲繩的運行長度為1cm，再通過計數(shù)電路記下該方波的個數(shù)，這樣就測出了浮標移動的距離并轉換為粉位高度，通過數(shù)顯表顯示出來。

4.2 到位檢測系統(tǒng)

該系統(tǒng)由絲桿、滑塊、到位開關（常開）、保護開關（常閉）、電機過流保護系統(tǒng)及時間保護系統(tǒng)組成。當滾筒轉動時，通過鏈條帶動絲桿一起轉動，而絲桿上的滑塊不轉，這樣就把滾筒的角位移轉換成為滑塊的線位移，機器在待測狀態(tài)時浮漂應在庫頂，滑塊頂住常開到位開關（光電開關），使到位開關閉合，PLC發(fā)信號使電機轉動，浮漂向下移動，滑塊往控制箱左移動，當浮漂接觸煤粉后，電機反向轉動，浮漂向上運動，滑塊向右移動，移動至到位開關閉合時，PLC控制電路使電機停止運動，到此測量過程結束。因此，通過調整光電開關K2的位置，便可改變浮漂在庫頂?shù)耐Ａ粑恢谩．敼怆婇_關K2損壞或其他原因導致開到位信號失靈時，滑塊就一直向右運動，直到頂住保護斷電開關，使K1斷開，同時轉向控制電路斷電，整個系統(tǒng)就停止運行。若要恢復使其運行，就要用搖把將浮漂向下轉，直到K2開關閉合，這樣系統(tǒng)才可重新運行。

4.3 換向控制系統(tǒng)

它主要由鋼絲繩、浮漂、動滑輪、三相電機正反轉控制器、PLC、橋堆及干簧管組成，當浮漂向下運動接觸到煤面后便受到一個向上的浮力，鋼絲繩的張力就會減小，并使干簧管接通，于是PLC接收到一個觸發(fā)信號，并控制三相電機正反轉控制器，使電機反轉，把浮漂提升到庫頂。

4.4 PLC接線

PLC接線及原理如表1所示。

表" 接線及原理表

M、I端子為該粉位計反饋，由PLC輸出送入數(shù)顯表以及遠方。

I0.0、I0.2、I0.3為三相旋鈕開關，中間為自動，左轉標定，右邊手動，詳見粉位計操作步驟。

I0.1接到脈沖光電開關，通過檢測盤檢測脈沖數(shù)輸入該通道。

I0.4為下降到位信號，通過干簧管傳輸。

I0.5為上升到位信號，K2光電開關。

I0.6為上升到位信號，K1到位開關。

Q0.0、Q0.1控制電機正反轉。

5 改造成果及意義

該項目的改造成功，給我們現(xiàn)場設備維護管理起到一個示范作用，相似的設備，在廠家停產或只能整套升級的情況下，通過現(xiàn)在廣泛得到應用的PLC基本都可替換原有控制設備和實現(xiàn)所有控制功能，并且可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況和自身維護經(jīng)驗，對相應控制方式加以改進和創(chuàng)新，用最小的代價創(chuàng)造最大的產值，這也是生產一線技術人員應該做到的。