基于PLC的配煤自動控制系統(tǒng)

司叢華

摘要：實現(xiàn)全自動配煤作業(yè)，既可以減少浪費，又能節(jié)省開支，因此對于煤礦來說，建立一個便捷、可靠的自動配煤裝車系統(tǒng)是十分迫切和需要的。PLC由于體積小、組合方便、可靠性高以及具有很強的柔性，僅需修改梯形圖程序就可改變控制功能，同時具有計算、通信等特點，因而被廣泛應用于各種工業(yè)控制領域。

關(guān)鍵詞：PLC配煤控制系統(tǒng)

0引言

煤礦的產(chǎn)品是煤炭，煤礦平均每天拉出煤炭幾十萬噸，裝車、卸車、配煤的任務十分繁重，工作量非常大。選煤廠的原煤來自多個礦井，各礦井原煤的煤質(zhì)不盡相同。但是客戶對煤質(zhì)的要求一般不會變化，如果對各種煤質(zhì)單獨洗選，則需頻繁改變選煤工藝參數(shù)，給選煤廠帶來許多不便。因此，選煤廠往往是將2種或者3種或者4種原煤按照一定的比例配煤，得到一種較為適宜洗選的煤，然后進行洗選。過去手動操作時，由于人的主觀誤差而造成的煤炭浪費現(xiàn)象十分嚴重，非常迫切需要提高裝車配煤的自動化程度。

1配煤工藝

在生產(chǎn)過程中，皮帶的上方有一個料斗，皮帶運動時，由給煤圓盤旋轉(zhuǎn)裝置使原煤料倉中的煤落到皮帶上。輸送皮帶由控制電機M驅(qū)動，速度傳感器SF給出頻率和皮帶速度成正比的電信號。輸送皮帶的下方裝有核子秤WZ，它輸出與皮帶上煤的重量成正比的電壓信號。皮帶配煤核子秤控制器接收SF的速度信號和WZ的重量信號，計算皮帶上物料的瞬時流量和累計流量，并顯示結(jié)果，同時與設定的流量值進行比較，通過控制器調(diào)節(jié)，輸出電流控制信號，經(jīng)功率放大，控制電機的轉(zhuǎn)速，使配煤量穩(wěn)定在設定值。各個原煤料倉中的煤按一定的比例混合后送往下一道工序，配煤結(jié)束。配煤系統(tǒng)工作流程如圖1所示。

2控制系統(tǒng)

2.1結(jié)構(gòu)框架控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。該系統(tǒng)采用三級集散控制結(jié)構(gòu)，即直接控制級、過程管理級和生產(chǎn)管理級。分別由圖2中的現(xiàn)場控制系統(tǒng)、PLC程控系統(tǒng)及上位機控制系統(tǒng)擔任。其中現(xiàn)場控制系統(tǒng)主要由各主設備的動力控制柜組成，直接與各現(xiàn)場設備相連。另外，在現(xiàn)場控制系統(tǒng)的旁邊還配有一套主要由繼電器、接觸器及操作按紐等構(gòu)成的備用現(xiàn)場手工控制系統(tǒng)，它也可以手工控制各現(xiàn)場設備，以備在自動配煤控制系統(tǒng)失效或需檢修時不會中斷配煤任務，從而提高了整個系統(tǒng)的可靠性。該兩套控制系統(tǒng)通過程序軟開關(guān)進行切換，即在上級PLC程控系統(tǒng)輸出的配煤膠帶、電磁閥、風機等主設備控制信號之上另附加了一個程控有效信號，由它來控制系統(tǒng)切換繼電器的動作，從而實現(xiàn)現(xiàn)場手工控制與程序控制的自動切換。由于采用了多個程控有效信號，這樣使得該兩套不同的系統(tǒng)能混合運行，以解決復雜情況下的配煤問題。

2.2PLC程序控制設計充分利用PLC各模塊的自診斷功能。根據(jù)工藝流程，在軟件中插入診斷程序，實時判斷傳感器信號，如有異常上傳報警信息。采用多種故障報警提示以及靈活的故障處理手段，確保系統(tǒng)的正常運行。設計方案如下：①初始化程序。初始化是主程序的部分任務，提出系統(tǒng)的控制變量，設定列車的車廂數(shù)目、車廂長度、牽引絞車速度初始值、裝車方式設定等參數(shù)。②主程序。數(shù)據(jù)初始化及各子程序模塊的調(diào)用。漏斗放料，自動裝車，稱重處理，故障報警等過程以子程序模塊供主程序調(diào)用。PLC每隔2秒計算當前車廂的裝煤量，以調(diào)節(jié)牽引絞車的速度。③集中啟停程序。上下級設備之間具有閉鎖功能，只有下級設備可靠啟動后，PLC才發(fā)出啟動上級設備的命令；如啟動過程出現(xiàn)故障，將按閉鎖關(guān)系停止設備，同時發(fā)出報警信號。④故障報警。實時采集位置傳感器和接近開關(guān)的狀態(tài)，防止裝車皮帶跑偏、打滑；顯示屏給出畫面，并聲光報警。而且，PLC記錄故障時狀態(tài)，故障處理完畢，程序繼續(xù)，不影響裝車的煤量計算。

總的說來，在整個系統(tǒng)控制程序中除充分利用了PLC硬件的自診斷功能外，還使用了3種不同類型的診斷處理，一種是利用定時器或計數(shù)器來實現(xiàn)對傳感器信號的診斷；另一種是利用對立傳感器信號的相互檢測來實現(xiàn)傳感器的故障診斷；第3種是根據(jù)設備的運行狀態(tài)來診斷傳感器的好壞。另外，對系統(tǒng)運行有重要影響的傳感器，我們都設計了屏蔽功能，如拉繩、煤位報警等，當某個傳感器發(fā)生故障而系統(tǒng)又急需運行時，可以由上位機暫時屏蔽掉這個故障傳感器，從而程控PLC不再考慮該傳感器的信號，使系統(tǒng)能繼續(xù)運行。對于那些由于檢修等原因不能加煤的煤倉同樣可以屏蔽。這樣，完備的自診斷功能與強大的可屏蔽功能的結(jié)合，不僅給系統(tǒng)的維護、檢修帶來方便，也增強了系統(tǒng)的強壯性。

3結(jié)束語

利用PLC技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)和計算機網(wǎng)絡通訊技術(shù)等先進技術(shù)，吸收其它同類控制系統(tǒng)的優(yōu)點，設計出具有結(jié)構(gòu)開放，組態(tài)靈活，控制功能完善，操作簡單規(guī)范等顯著特點的配煤自動控制系統(tǒng)，大大提高了生產(chǎn)和管理的自動化水平，減少了故障的發(fā)生率，提高了勞動生產(chǎn)效率。并且系統(tǒng)軟件采用模塊化編程技巧，程序易編易改，系統(tǒng)具有自診斷功能，為維護、檢修帶來方便。