PLC在選煤廠中的應(yīng)用

白明明

（晉煤集團(tuán)長(zhǎng)平公司長(zhǎng)平洗煤廠，山西 晉城 048006）

PLC在選煤廠中的應(yīng)用

白明明

（晉煤集團(tuán)長(zhǎng)平公司長(zhǎng)平洗煤廠，山西 晉城 048006）

長(zhǎng)平洗煤廠采用基于美國(guó)GE PLC 310與IFIX 6.5及其通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了控制室集中控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和設(shè)備自動(dòng)控制管理，并完成設(shè)備逆煤流啟車、順煤流停車、保護(hù)急停的自動(dòng)控制功能，該控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單清晰，功能完善，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)平洗煤廠重介選煤的自動(dòng)控制。

PLC；IFIX；自動(dòng)控制

煤炭洗選是將原煤用一定的方法除去其中的矸石，并把原煤區(qū)分出塊煤、中煤、末煤商品煤，滿足顧客對(duì)煤炭的質(zhì)量要求。近年來(lái)，我國(guó)選煤工業(yè)迅猛發(fā)展，選煤噸位急劇增加，因此對(duì)選煤設(shè)備可靠性、自動(dòng)化水平、自動(dòng)控制技術(shù)等提出了更高的要求。GE PLC具有獨(dú)立的運(yùn)算模塊CPU、通訊模塊ETM、數(shù)字量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊、電源模塊及把它們整合在一起的底板，具有遠(yuǎn)程擴(kuò)展能力。同時(shí)運(yùn)算功能多、運(yùn)行可靠性好、人機(jī)編程界面好用、適用于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。長(zhǎng)平洗煤廠自建廠是就把PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用到煤炭洗選過(guò)程中，提高了煤炭洗選的自動(dòng)化控制水平，實(shí)現(xiàn)了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 PLC在洗煤工藝中的控制方法

長(zhǎng)平洗煤廠采用的選煤方法有淺槽重介質(zhì)選煤、重介質(zhì)旋流器、螺旋分選機(jī)等，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量入洗原煤300萬(wàn)t/a，機(jī)電設(shè)備共分為原煤系統(tǒng)、洗選系統(tǒng)、下山系統(tǒng)、裝車系統(tǒng)。為在集控室統(tǒng)一控制這些洗選設(shè)備，按照洗煤工藝流程來(lái)說(shuō)，對(duì)洗選設(shè)備控制要求為按照流程逆煤流啟車、順煤流停車，并在每臺(tái)設(shè)備之間設(shè)置時(shí)間間隔以緩沖啟動(dòng)電流及保證相關(guān)設(shè)備正常運(yùn)行或具備停車條件后啟動(dòng)或停止后續(xù)設(shè)備。對(duì)每臺(tái)設(shè)備必須把保護(hù)投入到PLC邏輯控制中，用于保護(hù)設(shè)備安全運(yùn)行（設(shè)備保護(hù)包括電源、漏電、斷鏈、過(guò)流、跑偏、堆煤、拉繩、撕裂等），保證一旦設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化能夠及時(shí)停止設(shè)備運(yùn)行，防護(hù)故障擴(kuò)大，最大限度的保護(hù)設(shè)備安全。對(duì)洗選設(shè)備除做到上述要求外還要求做到，桶位、壓力、密度、氣動(dòng)裝置、流量的控制，保證煤炭按照客戶要求的質(zhì)量指標(biāo)實(shí)現(xiàn)煤炭洗選?，F(xiàn)場(chǎng)每臺(tái)設(shè)備都有集中、就地、旁路、聯(lián)鎖功能，并可以通過(guò)上位機(jī)操作完成功能轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)設(shè)備不同情況下的使用要求。

2 PLC控制系統(tǒng)組成

1）硬件組成。長(zhǎng)平洗煤廠使用的PLC為GE PLC 310。分為電源模塊、通訊模塊、CPU模塊、輸入輸出模塊、底板等。所有命令是從上位機(jī)上發(fā)送到PLC，并完成邏輯計(jì)算后實(shí)現(xiàn)不同的功能。

2）控制邏輯。GE PLC編程軟件具有很多版本，并且發(fā)展更新速度很快，目前經(jīng)常使用的版本是6.5和7.5，高版本兼容低版本。根據(jù)洗選工藝設(shè)計(jì)要求，按照上述原則，通過(guò)編輯軟件編寫控制邏輯關(guān)系，通過(guò)以太網(wǎng)下載到CPU中，如果要去掉電保持控制邏輯，需在下載時(shí)勾選flash存儲(chǔ)器。圖1為5101皮帶控制邏輯梯形圖。通過(guò)梯形圖可以清楚的看到5101皮帶的系統(tǒng)急停、失速報(bào)警、電源信號(hào)、現(xiàn)場(chǎng)停車、堆煤報(bào)警、重度跑偏、現(xiàn)場(chǎng)拉繩、漏電信號(hào)、故障信號(hào)、遠(yuǎn)程就地、聯(lián)鎖旁路等控制信號(hào)采集到PLC并編寫進(jìn)入邏輯控制。通過(guò)此邏輯可以實(shí)現(xiàn)該設(shè)備聯(lián)鎖、旁路啟停、集中、就地啟停，并且當(dāng)PLC一旦檢測(cè)到保護(hù)信號(hào)，將會(huì)控制該設(shè)備停止運(yùn)行。通過(guò)此邏輯關(guān)系圖的在線功能，我們能夠及時(shí)清楚的發(fā)現(xiàn)設(shè)備控制方式及故障原因，有利于指導(dǎo)生產(chǎn)及故障維護(hù)。

3）上位機(jī)控制畫(huà)面

上位機(jī)控制畫(huà)面采用IFIX來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要有生產(chǎn)流程圖畫(huà)面、控制畫(huà)面、操作窗口、實(shí)時(shí)歷史趨勢(shì)畫(huà)面、報(bào)警、系統(tǒng)數(shù)據(jù)、報(bào)表等功能。

3 控制功能的實(shí)現(xiàn)

1）集中啟車。集控人員把設(shè)備轉(zhuǎn)換到集中聯(lián)鎖狀態(tài)并點(diǎn)擊啟車命令，上位IFIX就會(huì)把信號(hào)發(fā)送到PLC，并通過(guò)PLC運(yùn)行算向現(xiàn)場(chǎng)發(fā)送啟車預(yù)警信號(hào)，預(yù)警信號(hào)結(jié)束后系統(tǒng)中的設(shè)備按逆煤流方向、閉鎖關(guān)系和一定的時(shí)間間隔依次啟動(dòng)設(shè)備。啟車過(guò)程中，設(shè)備保護(hù)、現(xiàn)場(chǎng)崗位司機(jī)及程控室操作人員都能停止設(shè)備，保護(hù)生產(chǎn)設(shè)備及人員安全，具有較高的靈活性和可靠性。

2）集中停車。集控人員把設(shè)備轉(zhuǎn)換到集中聯(lián)鎖狀態(tài)并點(diǎn)擊啟車命令，上位IFIX就會(huì)把信號(hào)發(fā)送到PLC，并按照PLC內(nèi)部編輯的控制邏輯關(guān)系實(shí)現(xiàn)預(yù)定的方式停止設(shè)備運(yùn)行。

3）保護(hù)停車。設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行中若參加集控的某臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障，它之前的設(shè)備必須立即停車，它之后的設(shè)備仍然正常運(yùn)行。為實(shí)現(xiàn)此功能，必須對(duì)設(shè)備安裝保護(hù)開(kāi)關(guān)，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障觸碰到保護(hù)開(kāi)關(guān)將直接停止設(shè)備，保證設(shè)備安全運(yùn)行。

4）急停。急停是指所有設(shè)備同時(shí)停止運(yùn)行，主要是現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)重大危險(xiǎn)事情時(shí)，需要把設(shè)備及時(shí)停止下來(lái)，防止事故的擴(kuò)大。

5）桶位檢測(cè)和控制。洗選時(shí)，桶位是通過(guò)安裝在桶下的壓力傳感器來(lái)檢測(cè)桶位的高低。當(dāng)桶位高的時(shí)候停止補(bǔ)水，并開(kāi)啟水泵外排，當(dāng)桶位低時(shí)，打開(kāi)補(bǔ)水閥補(bǔ)水，并在上位機(jī)上動(dòng)態(tài)顯示桶數(shù)值和比例。

4 PLC在使用過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題及處理方法

使用PLC控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備就是為了提高設(shè)備控制的自動(dòng)化水平，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，因此對(duì)PLC運(yùn)行的穩(wěn)定性及安全性具有較高的要求，對(duì)出現(xiàn)的故障就要求能夠及時(shí)解決，現(xiàn)根據(jù)生產(chǎn)使用過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題及解決辦法介紹如下：

1）下載到CPU中的邏輯關(guān)系丟失?，F(xiàn)象：當(dāng)PLC運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障，需要停電復(fù)位時(shí)，一旦停電、恢復(fù)送電后發(fā)現(xiàn)PLC不起作用。使用編輯軟件打開(kāi)PLC程序發(fā)現(xiàn)控制邏輯梯形圖不存在。

原因：GE PLC 310存儲(chǔ)器分Flash和RAM存儲(chǔ)器。程序主要存放在上述存儲(chǔ)器中。一旦把軟件下載到RAM存儲(chǔ)器里。系統(tǒng)掉電重上電RAM中的數(shù)據(jù)會(huì)丟失，因此出現(xiàn)了程序丟失現(xiàn)象。

解決辦法：對(duì)PLC安裝UPS并把軟件下載到Flash存儲(chǔ)位置，并注意電池電量避免程序丟失。

2）通訊故障?，F(xiàn)象：上位機(jī)監(jiān)控畫(huà)面出現(xiàn)紅屏現(xiàn)象。

原因：長(zhǎng)平洗煤廠的通訊系統(tǒng)是采用光纖收發(fā)器、交換機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。所有信號(hào)在主廠房進(jìn)行信號(hào)集中并通過(guò)交換機(jī)，然后通過(guò)一根光纖發(fā)送到控制室，光纖收發(fā)器不能滿足如此大量的數(shù)據(jù)傳輸能力。

解決辦法：在控制室安裝交換機(jī)，敷設(shè)從主廠房到程控室的光纖，把主廠房的信號(hào)分別通過(guò)光纖發(fā)送到程控室，并通過(guò)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分發(fā)。

3）系統(tǒng)故障。

現(xiàn)象：PLC的主站CPU掉電后，分站NIU不能停止運(yùn)行的設(shè)備。

原因：PLC的CPU停止運(yùn)行后，不能發(fā)送命令停止NIU的運(yùn)行，造成NIU的輸出被保持。

解決辦法：對(duì)PLC的CPU安裝UPS電源，從CPU發(fā)送脈沖信號(hào)到NIU，一旦NIU檢測(cè)不到此脈沖信號(hào)，立即停止NIU的所有輸出。

5 結(jié)束語(yǔ)

GE PLC采用模塊化設(shè)計(jì)，程序編輯界面簡(jiǎn)單、清晰，功能強(qiáng)大，運(yùn)行穩(wěn)定，完全滿足長(zhǎng)平洗煤廠使用要求。

Application of PLC in Coal Preparation Plant

BAI Mingming
(Changping Coal Preparation Plant,Jincheng Coal Group,Jincheng 048006,China)

The control system based on GE PLE 310 and IFIX 6.5(U.S.A.)and its communication network in Changping Coal Preparation Plant realizes the centralized control of field equipment and automatic management of equipment in the control room.Besides,the system also realizes the automatic control of start in inverse coal flow,stop in coal flow,and emergency stop of the equipment.The system structure is simple,clear,and complete,which could realize the automatic control in heavy-medium coal preparation in Changping Coal Preparation Plant.

PLC;IFIX;automatic control

F426.21

A

1672-5050（2015）01-0082-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.01.027

（編輯：劉新光）

2014-10-29

白明明（1986-），男，安徽省宿州人，大學(xué)本科，助理工程師，從事洗煤廠機(jī)電工作。