大型選煤廠輸煤控制系統的分析與應用

摘 要：文章介紹了大型選煤廠輸煤控制系統的特點，分析了硬件組成，進行了軟件設計。希望通過文章的分析，能夠為相關人士提供一定的參考和借鑒。

關鍵詞：帶式輸送機；PLC；變頻器；ControlLogix

1 概述

原煤的采掘和運輸過程中混入了很多雜質，比如底板和頂板的矸石等。隨著地質條件的變化以及生產機械化程度的提高，原煤的質量正在呈現逐漸下降的趨勢。洗選加工原煤是潔凈煤生產技術的重要環節之一，它是利用煤和雜質（矸石）的物理、化學性質的差異，通過物理、化學或微生物分選的方法使煤和雜質有效分離，并加工成質量均勻、用途不同的煤炭產品的一種加工技術。通過選煤可以提高煤炭質量，優化產品結構，提高產品競爭能力。而帶式輸送機已成為完成煤炭洗選生產的重要環節，有必要對其控制系統進行研究分析。

2 工藝要求

當啟動帶式輸送機時，應按逆煤流方向啟動，并根據輸送帶總長度和運行的速度確定延時開機時間。

當停止帶式輸送機時，應按順煤流方向停機，確保不會出現壓帶等故障。控制方式有自動控制和手動控制兩種。

當帶式輸送機被按下緊急停止按鈕或發生故障時，系統應按逆煤流的時間順序停止所有故障的設備，防止壓帶等事故的發生。

程序需要監測皮帶打滑、皮帶拉繩、皮帶撕裂等故障，也需要顯示帶式輸送機的溫度和速度，并根據故障程度發出響應的控制指令，在嚴重故障發生時，控制系統直接發出使帶式輸送機停機的指令。

3 硬件分析

輸煤控制系統硬件主要由電動機、變頻器、PLC模塊、皮帶秤、傳感器組成，電動機選用Y系列三相異步電機，變頻器選用施耐德ATV71系列，PLC系統是美國羅克韋爾1756系列，皮帶秤為賽摩拉姆齊公司產品，傳感器為國產知名公司產品。

如圖1所示：

在主控制電路中，按下啟動按鈕時，接通控制回路，接觸器線圈吸合，接觸器觸點動作，主觸點吸合，主電路被接通，帶式輸送機啟動，這時接觸器的常開輔助觸點也吸合，接觸器自鎖，主電路持續接通，帶式輸送機繼續運行。按下停止按鈕時，接觸器的線圈失電，接觸器的主觸點復位，主控制電路被斷開，帶式輸送機得以停止，接觸器的常開觸點斷開，解除接觸器自鎖。

變頻器進線接線端子通過電抗器和接觸器連接到主回路電源，啟動信號、故障信號段子連接到PLC數字量輸入模塊上，運行信號端子通過中間繼電器連接至PLC數字量輸入模塊上。速度設定端子連接至PLC模擬量輸入模塊上。

皮帶秤自帶傳感器接入積算器主板接線端子上，當信號較弱時通過補償點進行補償，脈沖信號入PLC數字量輸入模塊上，電流板上的流量輸出4-20mA信號接到PLC模擬量輸入模塊上。可在變頻器主板上擴展安裝通訊板，通信協議采用主從式。控制系統發送控制指令，顯示和讀寫儀表過程參數，也可以直接由鍵盤進行遠程操作。通訊板使用標準RS232和RS485方式，可根據選擇的通訊方式調整通訊板上的跳線。

開關量傳感器為設備保護點，當任意一個傳感器動作時PLC控制輸出回路被斷開，接觸器線圈失電，電動機主電路被切斷，帶式輸送機停止，起到保護作用。

4 軟件設計

軟件設計主要是控制膠帶輸送機的運行狀態，對其出現的故障進行相應常規處理或應急處理。ControlLogix系統的程序設計軟件是RSLogix5000編程軟件，它的應用功能非常強大，RSLogix5000不僅能夠對控制器進行程序編制，還可用于監控和組態。通過編程軟件的編程和組態可以實現內外部的信息交換，包括外部連接設備的通訊信息和內部I/O刷新信息。

RSLogix 5000編程軟件應用于微軟操作系統環境下，核心版本號為NT5.1如Windows XP操作系統。基本編程操作指令集包括梯形圖。內嵌有網絡組態軟件和通訊信息。

在完成輸煤控制系統的硬件網絡架構并對網絡通訊測試確定無通訊故障后，就可以應用RS Logix5000軟件對膠帶機控制系統的運行進行PLC梯形圖編程。這一工作可以與完成膠帶機控制系統設備I/O端口與控制器的I/O模塊相應連接同時進行。如圖所示為主程序段：

5 結束語

選煤廠生產的特點是設備臺數多且相對集中，生產連續性強。通過幾年來對輸煤控制系統使用情況來看，其在選煤廠節能降耗的應用效果顯著。經測算，采用單機點動控制的選煤廠全部設備起車一次需要約30min，而通過集中控制方式，只需幾分鐘即可啟動全部設備。這樣不僅可提高生產系統的自動化程度，減輕工人勞動強度，還可提高設備使用效率，降低設備故障率。

參考文獻

[1]鄧李.ControlLogix系統實用手冊[M].北京：機械工業出版社，2010.

[2]劉富.選煤廠電氣設備及自動控制[M].北京：煤炭工業出版社，2005.

[3]匡亞莉.選煤廠設計與管理[M].徐州：中國礦業大學出版社，2009.

[4]胡壽松.自動控制原理[M].北京：科學出版社，2013.