大型選煤廠輸煤控制系統(tǒng)的分析與應(yīng)用

摘 要：文章介紹了大型選煤廠輸煤控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，分析了硬件組成，進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)。希望通過文章的分析，能夠?yàn)橄嚓P(guān)人士提供一定的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)；PLC；變頻器；ControlLogix

1 概述

原煤的采掘和運(yùn)輸過程中混入了很多雜質(zhì)，比如底板和頂板的矸石等。隨著地質(zhì)條件的變化以及生產(chǎn)機(jī)械化程度的提高，原煤的質(zhì)量正在呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。洗選加工原煤是潔凈煤生產(chǎn)技術(shù)的重要環(huán)節(jié)之一，它是利用煤和雜質(zhì)（矸石）的物理、化學(xué)性質(zhì)的差異，通過物理、化學(xué)或微生物分選的方法使煤和雜質(zhì)有效分離，并加工成質(zhì)量均勻、用途不同的煤炭產(chǎn)品的一種加工技術(shù)。通過選煤可以提高煤炭質(zhì)量，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力。而帶式輸送機(jī)已成為完成煤炭洗選生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，有必要對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行研究分析。

2 工藝要求

當(dāng)啟動(dòng)帶式輸送機(jī)時(shí)，應(yīng)按逆煤流方向啟動(dòng)，并根據(jù)輸送帶總長(zhǎng)度和運(yùn)行的速度確定延時(shí)開機(jī)時(shí)間。

當(dāng)停止帶式輸送機(jī)時(shí)，應(yīng)按順煤流方向停機(jī)，確保不會(huì)出現(xiàn)壓帶等故障。控制方式有自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種。

當(dāng)帶式輸送機(jī)被按下緊急停止按鈕或發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)按逆煤流的時(shí)間順序停止所有故障的設(shè)備，防止壓帶等事故的發(fā)生。

程序需要監(jiān)測(cè)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(jī)的溫度和速度，并根據(jù)故障程度發(fā)出響應(yīng)的控制指令，在嚴(yán)重故障發(fā)生時(shí)，控制系統(tǒng)直接發(fā)出使帶式輸送機(jī)停機(jī)的指令。

3 硬件分析

輸煤控制系統(tǒng)硬件主要由電動(dòng)機(jī)、變頻器、PLC模塊、皮帶秤、傳感器組成，電動(dòng)機(jī)選用Y系列三相異步電機(jī)，變頻器選用施耐德ATV71系列，PLC系統(tǒng)是美國(guó)羅克韋爾1756系列，皮帶秤為賽摩拉姆齊公司產(chǎn)品，傳感器為國(guó)產(chǎn)知名公司產(chǎn)品。

如圖1所示：

在主控制電路中，按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，接通控制回路，接觸器線圈吸合，接觸器觸點(diǎn)動(dòng)作，主觸點(diǎn)吸合，主電路被接通，帶式輸送機(jī)啟動(dòng)，這時(shí)接觸器的常開輔助觸點(diǎn)也吸合，接觸器自鎖，主電路持續(xù)接通，帶式輸送機(jī)繼續(xù)運(yùn)行。按下停止按鈕時(shí)，接觸器的線圈失電，接觸器的主觸點(diǎn)復(fù)位，主控制電路被斷開，帶式輸送機(jī)得以停止，接觸器的常開觸點(diǎn)斷開，解除接觸器自鎖。

變頻器進(jìn)線接線端子通過電抗器和接觸器連接到主回路電源，啟動(dòng)信號(hào)、故障信號(hào)段子連接到PLC數(shù)字量輸入模塊上，運(yùn)行信號(hào)端子通過中間繼電器連接至PLC數(shù)字量輸入模塊上。速度設(shè)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(dāng)信號(hào)較弱時(shí)通過補(bǔ)償點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償，脈沖信號(hào)入PLC數(shù)字量輸入模塊上，電流板上的流量輸出4-20mA信號(hào)接到PLC模擬量輸入模塊上。可在變頻器主板上擴(kuò)展安裝通訊板，通信協(xié)議采用主從式。控制系統(tǒng)發(fā)送控制指令，顯示和讀寫儀表過程參數(shù)，也可以直接由鍵盤進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。通訊板使用標(biāo)準(zhǔn)RS232和RS485方式，可根據(jù)選擇的通訊方式調(diào)整通訊板上的跳線。

開關(guān)量傳感器為設(shè)備保護(hù)點(diǎn)，當(dāng)任意一個(gè)傳感器動(dòng)作時(shí)PLC控制輸出回路被斷開，接觸器線圈失電，電動(dòng)機(jī)主電路被切斷，帶式輸送機(jī)停止，起到保護(hù)作用。

4 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)主要是控制膠帶輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)其出現(xiàn)的故障進(jìn)行相應(yīng)常規(guī)處理或應(yīng)急處理。ControlLogix系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)軟件是RSLogix5000編程軟件，它的應(yīng)用功能非常強(qiáng)大，RSLogix5000不僅能夠?qū)刂破鬟M(jìn)行程序編制，還可用于監(jiān)控和組態(tài)。通過編程軟件的編程和組態(tài)可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)外部的信息交換，包括外部連接設(shè)備的通訊信息和內(nèi)部I/O刷新信息。

RSLogix 5000編程軟件應(yīng)用于微軟操作系統(tǒng)環(huán)境下，核心版本號(hào)為NT5.1如Windows XP操作系統(tǒng)。基本編程操作指令集包括梯形圖。內(nèi)嵌有網(wǎng)絡(luò)組態(tài)軟件和通訊信息。

在完成輸煤控制系統(tǒng)的硬件網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)并對(duì)網(wǎng)絡(luò)通訊測(cè)試確定無通訊故障后，就可以應(yīng)用RS Logix5000軟件對(duì)膠帶機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行PLC梯形圖編程。這一工作可以與完成膠帶機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)備I/O端口與控制器的I/O模塊相應(yīng)連接同時(shí)進(jìn)行。如圖所示為主程序段：

5 結(jié)束語

選煤廠生產(chǎn)的特點(diǎn)是設(shè)備臺(tái)數(shù)多且相對(duì)集中，生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)。通過幾年來對(duì)輸煤控制系統(tǒng)使用情況來看，其在選煤廠節(jié)能降耗的應(yīng)用效果顯著。經(jīng)測(cè)算，采用單機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制的選煤廠全部設(shè)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(dòng)全部設(shè)備。這樣不僅可提高生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，還可提高設(shè)備使用效率，降低設(shè)備故障率。

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