王 琳

(中國石化集團(tuán)寧波工程有限公司上海分公司,上海 200030)

0 引 言

傳統(tǒng)的輸煤系統(tǒng)是一種基于繼電器、接觸器和人工手動方式的半自動系統(tǒng)。由于輸煤系統(tǒng)現(xiàn)場環(huán)境十分惡劣,不僅極大損害了操作人員的身體健康,而且由于輸煤系統(tǒng)范圍大,經(jīng)常有皮帶跑偏、撕裂和煤堵塞煤斗等現(xiàn)象,大大降低了生產(chǎn)效率,以至于傳統(tǒng)的輸煤系統(tǒng)已無法滿足當(dāng)今市場的需求。筆者結(jié)合在鄂爾多斯某煤化工項(xiàng)目中對原煤、燃料煤卸煤及輸送系統(tǒng)的上煤和配煤工藝流程采用PLC輸煤程控系統(tǒng)為例,對PLC控制系統(tǒng)的主要功能等做進(jìn)一步的介紹。

1 工程系統(tǒng)概述

該煤化工項(xiàng)目中原煤、燃料煤卸煤及輸送系統(tǒng)的上煤工藝流程主要是通過多條皮帶輸送機(jī)完成將原煤從煤場輸送到原煤倉的過程,同時通過輔助的振動給料機(jī)、破碎機(jī)、除鐵器、電動三通換向器、電子皮帶秤、電動犁式卸料器等設(shè)備完成對煤的篩分、計量等,以達(dá)到使用要求;配煤工藝流程,主要是將從上煤系統(tǒng)輸送來的煤按照一定的要求、規(guī)律、順序地分配到受煤倉中的過程,其中,上煤工藝流程是輸煤系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

該煤化工項(xiàng)目中原煤、燃料煤卸煤及輸送系統(tǒng)的上煤和配煤工藝流程選用PLC作為控制系統(tǒng),設(shè)工控機(jī)為上位機(jī)、PLC系統(tǒng)(PLC控制柜)為下位機(jī)的兩級控制模式,上、下位機(jī)均分別采用雙機(jī)熱備形式,以確保在有1臺PLC主機(jī)或1臺監(jiān)控用工控機(jī)發(fā)生故障或死機(jī)的情況下,整個系統(tǒng)仍可照常運(yùn)轉(zhuǎn)。上位工控機(jī)、PLC控制柜、操作臺均布置在輸煤控制室內(nèi)。I/O通信網(wǎng)絡(luò)采用雙網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu),提高系統(tǒng)可靠性。上位工控機(jī)與PLC之間采用以太網(wǎng)通信結(jié)構(gòu),協(xié)議符合 TCP/IP協(xié)議,網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)采用知名品牌工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)。

2 控制系統(tǒng)的方案

上煤工藝流程的控制系統(tǒng)運(yùn)行工作方式主要有程控自動、聯(lián)鎖手動、解鎖手動及就地控制方式。正常運(yùn)行時,采用程控自動方式,在輸煤控制室操作臺上僅保留系統(tǒng)的緊急停車按鈕。配煤工藝流程的控制系統(tǒng)可分為自動配煤、手動配煤和就地配煤三種方式。

該文主要討論上煤工藝流程的控制系統(tǒng)運(yùn)行方式,流程如圖1所示。

2.1 程控自動方式

針對上煤系統(tǒng)來說,主要包括:帶式輸送機(jī)、振動給料機(jī)、破碎機(jī)、除鐵器、電動三通換向器、電動犁式卸料器、電子皮帶秤。這些設(shè)備按照煤最終進(jìn)入煤倉的不同組成多種運(yùn)行流程。采用程控自動方式時,上位工控機(jī)LCD上顯示所有輸煤工藝流程,通過在上位工控機(jī)上選擇運(yùn)行流程,由PLC自動完成各種流程的操作,PLC程序啟動后沿線設(shè)備從末端皮帶輸送機(jī)按所選流程的逆煤流方向啟動各設(shè)備直到煤源,程序停止時,根據(jù)所選流程從煤源設(shè)備開始順煤流方向逐臺按預(yù)定的順序停止各設(shè)備直到最末一臺設(shè)備(帶式輸送機(jī)延時2 min停車),延時是為保證帶式輸送機(jī)上的煤走完后該設(shè)備才停機(jī)。

在自動運(yùn)行中,某一設(shè)備出現(xiàn)故障或事故時,如皮帶撕裂、拉繩,持續(xù)的跑偏、打滑或堵煤時,應(yīng)立即停止該皮帶輸送機(jī),同時聯(lián)跳逆煤流方向的所有設(shè)備,但故障點(diǎn)下游設(shè)備保持原工作狀態(tài)不變。待故障解除后,先進(jìn)行“復(fù)位”操作,再重新進(jìn)行“預(yù)啟”操作,從故障點(diǎn)向上游重新啟動設(shè)備;也可在故障未解除時,執(zhí)行“程序停止”操作,從故障點(diǎn)下游開始順煤流方向逐臺按預(yù)定的順序停止各設(shè)備直到最末。當(dāng)按“緊急停機(jī)”按鈕(操作臺和上位工控機(jī)上都有此開關(guān)),全線運(yùn)行設(shè)備均立即停止運(yùn)行。

在上位機(jī)屏幕上可隨時查詢?nèi)我辉O(shè)備的狀態(tài),如檢修、運(yùn)行、皮帶撕裂、跑偏、打滑、拉繩等。在某設(shè)備未處于所選流程中,其部分保護(hù)信號(如皮帶打滑、跑偏等)不以報警信號形式出現(xiàn)。

圖1 上煤邏輯流程

2.2 其他工作方式

聯(lián)鎖手動方式是在上位工控機(jī)上對納入程控的所有設(shè)備實(shí)現(xiàn)一一對應(yīng)的操作,但需通過 PLC閉鎖完成。此方式可兼作遠(yuǎn)程調(diào)試用。采用該方式時,操作人員應(yīng)按正確順序來啟動和停止各個設(shè)備,系統(tǒng)流程間各設(shè)備像自動方式一樣存在聯(lián)鎖關(guān)系。

解鎖手動方式是在上位工控機(jī)通過無聯(lián)鎖操作納入程控的所有設(shè)備。

就地控制方式是指設(shè)備僅能在就地控制箱上進(jìn)行操作,且?guī)捷斔蜋C(jī)均配置拉繩開關(guān)作為就地緊急停機(jī)開關(guān)。集中和就地運(yùn)行方式的設(shè)定是由設(shè)置在就地各設(shè)備就地控制箱上的遠(yuǎn)方/就地選擇開關(guān)完成的,此外,在就地控制箱上還沒有啟、停按鈕或電流表,只有當(dāng)選擇開關(guān)設(shè)置為遠(yuǎn)方時,控制室才能控制該設(shè)備,當(dāng)選擇開關(guān)設(shè)置為就地時,只能就地控制該設(shè)備。

2.3 信號系統(tǒng)

設(shè)置生產(chǎn)聯(lián)系信號、啟動預(yù)告信號、設(shè)備運(yùn)行信號、煤流信號、煤倉煤位信號和事故聲光報警信號(事故停車時用)。采用集中控制方式啟動設(shè)備前,先啟動該設(shè)備的警告信號通知附近人員,并在15 s后啟動設(shè)備。

3 主要設(shè)備的選型

3.1 控制系統(tǒng)PLC

控制系統(tǒng)PLC采用雙機(jī)熱備冗余配置,網(wǎng)絡(luò)采用雙網(wǎng)冗余配置,模塊全部采用140系列,具有帶電插拔功能。I/O點(diǎn)數(shù)除滿足系統(tǒng)要求外,還留有15%的備用,卡槽留有20%的備用。DI/DO開關(guān)量輸入/輸出模塊采用直流24 V 16通道模塊, AI/AO模擬量輸入/輸出模塊采用 8通道 4～20 mA模塊。

3.2 控制系統(tǒng)電源

PLC系統(tǒng)電源裝在專用的電源柜內(nèi)。電源柜內(nèi)有兩路交流電源的切換開關(guān)、切換試驗(yàn)按鈕、電流表、電壓表和有關(guān)運(yùn)行指示燈,并且將故障信號的編碼接至PLC系統(tǒng)。PLC發(fā)出聲光報警信號,指示“電源故障”。

電源柜有兩路交流220V電源進(jìn)線,當(dāng)一路交流電源故障時,能自動地切換到另一路電源,且為控制柜及上位機(jī)提供1臺在線式不間斷電源(UPS)。

每個電源柜內(nèi)配有交流電源自動切換分路器1臺,直流切換分路器1臺,直流+24 V電源2臺。同時給各個控制柜內(nèi)的電源應(yīng)單獨(dú)供給,交流電源分成若干回路,每個回路均有指示燈及自動空氣開關(guān)保護(hù)。

4 結(jié)束語

上述PLC輸煤程控系統(tǒng)已實(shí)際運(yùn)行3年多,運(yùn)行效果良好,受到用戶的好評。

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