基于PLC的嵐山港礦石輸送控制系統設計及應用

王洋 陳霄 李劍飛 王虎軍

摘 要：從管帶機驅動裝置、供配電系統、監控系統組成、控制邏輯、保護元件動作要求和數據監控等方面，介紹了一種基于PLC的管帶機監控系統。管帶機PLC控制系統設計采用SIEMENS S7 300系列產品，配置相應的IO模塊及通訊模塊，采用環形網絡，以光纖連接所有轉載站及中控室。投產后管帶機控制系統運行穩定、可靠、高效，有效地降低了粉塵污染，取得了生產、環境保護的雙贏局面。

關鍵詞：管帶機 供配電系統 監控系統 PLC 變頻器

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）08（a）-0052-02

1 管帶機簡介、項目概況

管狀帶式輸送機（以下簡稱管帶機）由日本JPC公司于1964年提出，20世紀70年代末進入實際應用階段，并通過應用實踐，已基本形成了設計理論和產品系列。根據日照鋼廠項目的規劃，需要從日照嵐山港運輸鐵礦石，為降低成本從而建設一條由斗輪機、平皮帶、全密封圓管帶式輸送機構成的輸送線，該項目是由ZT1、ZT2、T1、T2、T3、T4轉載站和之間串聯的管帶式輸送機組成，其中ZT1、ZT2、T1轉載站在嵐山港港區內，T2、T3轉載站建設于沿海公路旁，TC4轉載站在日照鋼鐵廠區內，礦石從斗輪機經由ZT1、ZT2、T1、T2、T3、T4轉載站順序，運輸至日照鋼鐵如圖1所示。

2 供配電系統介紹

2.1 ZT1轉運站

設置在201A頭部與202A尾部附近。10kV進線開關柜2面（雙路切換互為備用），10kV出線柜3面（其中1面到0.69kV變壓器，1面到0.4kV變壓器），變頻器變壓器1臺（容量為2500kVA），電力變壓器1臺（容量為500kVA）。

2.2 T1轉運站

設置在203A頭部與C2A尾部附近。10kV進線開關柜2面（雙路切換互為備用），10kV出線柜2面（其中1面到0.69kV變壓器，1面到0.4kV變壓器），變頻器變壓器1臺（容量為3900kVA），電力變壓器1臺（容量為400kVA）。

2.3 T2轉運站

設置在C2A頭部與C3A尾部附近。10kV進線開關柜2面（雙路切換互為備用），10kV出線柜2面（其中1面到0.69kV變壓器，1面到0.4kV變壓器），變頻器變壓器1臺（容量為6500kVA），電力變壓器1臺（容量為630kVA）。

2.4 T3轉運站

設置在C3A頭部與C4A尾部附近。10kV進線開關柜2面（雙路切換互為備用），10kV出線柜2面（其中1面到0.69kV變壓器，1面到0.4kV變壓器），變頻器變壓器1臺（容量為4900kVA），電力變壓器1臺（容量為630kVA）。

2.5 T4轉運站

設置在C4A頭部附近。10kV進線開關柜2面（雙路切換互為備用），10kV出線柜2面（其中1面到0.69kV變壓器，1面到0.4kV變壓器），變頻器變壓器1臺（容量為4900kVA），電力變壓器1臺（容量為630kVA）。

3 控制系統介紹

3.1 管帶機控制系統控制邏輯

本控制系統采用逆料流啟動，順料流停機的控制邏輯，按照C4A、C3A、C2A、203A、202A、201A的啟動順序逐步、單條啟動；按照201A、202A、203A、C2A、C3A、C4A的停機順序逐步、單條停止。

皮帶之間有相應閉鎖關系（上下游皮帶啟動順序等），單條皮帶系統也有相應閉鎖關系（啟動條件判斷等）。

⑴單機啟動過程。

①集控下發啟動命令，沿線聲光報警裝置動作，提示開機。

②PLC向頭部主變頻器發出頭部主電機啟動信號，電機開始勵磁。

③頭部從變頻器接收主變頻器數據，下發啟動信號，電機開始勵磁。

④PLC向尾部變頻器發出尾部電機啟動信號，電機開始勵磁。

⑤集控下發主電機運行速度，啟動速度為全速的5%。

⑥頭部從變頻器接收主變頻器數據，跟隨啟動提速至全速5%。

⑦經延時，PLC向尾部變頻器發出全速5%信號，電機開始旋轉。

⑧待整條管帶機以5%運行正常后，可以提速。

⑨可一次提速至100%，也可分步完成。

⑩所有皮帶按照逆料流開機順序啟動完畢，則礦石輸送系統啟動成功，具備運料狀態。

（2）正常停機。

①集控下發停機信號給所有子站PLC。

②二類故障信號。

③礦石輸送系統整體降速至5%。

④按照順料流停機順序，逐個皮帶速度將至0%。

⑤系統內所有皮帶都停機，則礦石輸送系統停機成功。

（3）緊急事故停機。

①集控給出緊急事故停機信號。

②一類故障信號。

③變頻器響應急停，瞬時降速直至停機。

3.2 管帶機保護元件動作要求

（1）管帶機上保護元件。

（2）皮帶輕度跑偏，PLC只報警但不停機，運行人員應及時檢查；管帶機上其他保護元件動作時，PLC報警同時均發出停機指令。

3.3 管帶機數據監控

（1）相關的電氣量經變頻器以通訊形式送PLC，程序中設定相應的電氣保護定值，實現對重要設備的保護，同時上位監控畫面也顯示相同數據，過高、過低都會產生報警。

（2）各電機、減速機均設有Pt100鉑電阻，由PLC溫度模塊接收溫度值輸入。接近溫度最大值時應報警，超過溫度最大值停機檢查。

（3）電機上裝有測速編碼器，PLC控制系統接收電機轉速，根據實際情況集控可選擇開環或閉環控制，并下發不同的頻率實現調速。

（4）變頻器的進線電流、電壓、母線電流、母線電壓、出線電壓、出線電流等與運行相關的數據，經PLC上傳至上位監控系統，除相應保護之外，還為運行人員對于提高效率的分析、決策提供數據支撐。

（5）上位監控系統能實現數據采集和處理、輸送帶控制系統實時動態運行屏幕顯示、事件順序記錄、事故處理、記錄、工業電視監視、系統設備運行維護管理、軟件開發及培訓的功能。

4 結語

在日照港嵐山港區南作業區礦石輸送系統工程中，管帶機輸送鐵礦石試運行一次性成功。投產后管帶機控制系統運行穩定、可靠、高效，不僅實現了日照鋼廠、嵐山港的整體協作運營，還有效降低了粉塵污染，取得了生產、環境保護的雙贏局面。

參考文獻

[1] 龔欣榮.管狀帶式輸送機簡介[J].礦山機械，2000（8）：43-46.

[2] 譚澤林.下運礦石膠帶輸送機控制系統選型與應用[J].中國礦山工程，2018，47（2）：52-55.