鐘 華

（長(zhǎng)安益陽發(fā)電有限公司，湖南 益陽413000）

0 引言

FW2－E型號(hào)粉倉(cāng)粉位計(jì)在使用年限達(dá)到上限后，加上粉塵和高溫的影響，主控儀表和換向器都頻繁出現(xiàn)故障，維護(hù)成本不斷升高。針對(duì)這一現(xiàn)狀，我們提出一新設(shè)想，使用簡(jiǎn)單成熟的工控設(shè)備PLC，解讀原控制裝置的控制原理，用可控硅替換原換向器來實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)一套全新的控制系統(tǒng)，利用PLC編程的靈活性，實(shí)現(xiàn)原有測(cè)控系統(tǒng)全部的功能。

1 FW2－E型自動(dòng)料位測(cè)控儀簡(jiǎn)介

（1）我廠原設(shè)計(jì)FW2－E型自動(dòng)料位測(cè)控儀，是一種典型的重錘式料位測(cè)量裝置，主要由三部分組成：主控儀表、換向器、電機(jī)伺服系統(tǒng)。

1）主控儀表：是一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)料位的定時(shí)測(cè)量、料位計(jì)數(shù)、到位反轉(zhuǎn)、料位顯示等功能，儀表結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜且外圍電路繁多。

2）換向器：是一個(gè)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的裝置，接收主控儀表的測(cè)量指令，是重錘下降和上升的切換裝置，是一個(gè)專利產(chǎn)品，帶過流保護(hù)功能。

3）電機(jī)伺服系統(tǒng)：由一臺(tái)他激直流電機(jī)加鋼纜、到位開關(guān)、力矩開關(guān)、光電脈沖計(jì)數(shù)、整形電路等構(gòu)成，負(fù)責(zé)對(duì)重錘的升降控制、粉位計(jì)數(shù)。

（2）對(duì)FW2－E型自動(dòng)料位測(cè)控儀增加的主要功能如下：

1）儀表自動(dòng)標(biāo)定功能：切換儀表至“標(biāo)定”位，啟動(dòng)標(biāo)定按鈕，儀表將自動(dòng)完成空倉(cāng)下的量程標(biāo)定，設(shè)置空倉(cāng)下的全行程脈沖計(jì)數(shù)，并自動(dòng)置滿量程位、零點(diǎn)位。

2）儀表量程微調(diào)整功能：當(dāng)測(cè)量過程中，需要跟機(jī)械粉標(biāo)對(duì)位的時(shí)候，可以通過量程微調(diào)功能實(shí)現(xiàn)機(jī)械粉標(biāo)與測(cè)量裝置的完美統(tǒng)一。

3）故障顯示及保護(hù)功能：儀表工作過程中，如遇斷鋼纜、限位開關(guān)失靈等情況，電機(jī)會(huì)立即停止，并輸出報(bào)警信號(hào)，提示運(yùn)行人員與檢修人員現(xiàn)場(chǎng)檢查。

2 主要改造項(xiàng)目

（1）用PLC替換原主控儀表，保留原有系統(tǒng)的各種開關(guān)信號(hào)，高速光電開關(guān)信號(hào)接入PLC指定高速計(jì)數(shù)通道，配合PLC高速計(jì)數(shù)程序模塊實(shí)現(xiàn)高速脈沖的計(jì)數(shù)，編制控制程序?qū)崿F(xiàn)外部信號(hào)的輸入和控制輸出。

（2）用三相電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制器（可控硅）替換原電機(jī)換向器，由可控硅接收PLC指令進(jìn)行相序交換，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。

（3）直接用橋堆進(jìn)行整流來驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)工作。

3 主要零件清單

（1）PLC，型號(hào)為西門子S7－200，CPU 224XP。

（2）三相電機(jī)換向控制器（可控硅），型號(hào)為 LSFT4Z60DD2，杭州晶谷電子生產(chǎn)。

（3）橋堆，220V／60A。

（4）光電開關(guān)，型號(hào)為E3S－GS15N1，泰武科技生產(chǎn)。

（5）數(shù)顯表。

4 新粉位計(jì)工作原理

新粉位計(jì)控制原理如圖1所示。

圖" 新粉位計(jì)控制原理圖

4.1 計(jì)數(shù)系統(tǒng)

計(jì)數(shù)系統(tǒng)由滾筒、鋼絲繩、分度盤、光電開關(guān)和相應(yīng)的計(jì)數(shù)電路（PLC）組成，滾筒周長(zhǎng)L＝40cm，檢測(cè)盤上均勻分布著20個(gè)孔，這樣分度盤每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)孔距，鋼絲繩就移動(dòng)1cm，當(dāng)分度盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光電開關(guān)就接收到一連串的光信號(hào)，同時(shí)在光電三極管的集電極輸出一連串的方波電信號(hào)，一個(gè)方波反映到鋼絲繩的運(yùn)行長(zhǎng)度為1cm，再通過計(jì)數(shù)電路記下該方波的個(gè)數(shù)，這樣就測(cè)出了浮標(biāo)移動(dòng)的距離并轉(zhuǎn)換為粉位高度，通過數(shù)顯表顯示出來。

4.2 到位檢測(cè)系統(tǒng)

該系統(tǒng)由絲桿、滑塊、到位開關(guān)（常開）、保護(hù)開關(guān)（常閉）、電機(jī)過流保護(hù)系統(tǒng)及時(shí)間保護(hù)系統(tǒng)組成。當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過鏈條帶動(dòng)絲桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)，而絲桿上的滑塊不轉(zhuǎn)，這樣就把滾筒的角位移轉(zhuǎn)換成為滑塊的線位移，機(jī)器在待測(cè)狀態(tài)時(shí)浮漂應(yīng)在庫頂，滑塊頂住常開到位開關(guān)（光電開關(guān)），使到位開關(guān)閉合，PLC發(fā)信號(hào)使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，浮漂向下移動(dòng)，滑塊往控制箱左移動(dòng)，當(dāng)浮漂接觸煤粉后，電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，浮漂向上運(yùn)動(dòng)，滑塊向右移動(dòng)，移動(dòng)至到位開關(guān)閉合時(shí)，PLC控制電路使電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，到此測(cè)量過程結(jié)束。因此，通過調(diào)整光電開關(guān)K2的位置，便可改變浮漂在庫頂?shù)耐Ａ粑恢?。?dāng)光電開關(guān)K2損壞或其他原因?qū)е麻_到位信號(hào)失靈時(shí)，滑塊就一直向右運(yùn)動(dòng)，直到頂住保護(hù)斷電開關(guān)，使K1斷開，同時(shí)轉(zhuǎn)向控制電路斷電，整個(gè)系統(tǒng)就停止運(yùn)行。若要恢復(fù)使其運(yùn)行，就要用搖把將浮漂向下轉(zhuǎn)，直到K2開關(guān)閉合，這樣系統(tǒng)才可重新運(yùn)行。

4.3 換向控制系統(tǒng)

它主要由鋼絲繩、浮漂、動(dòng)滑輪、三相電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制器、PLC、橋堆及干簧管組成，當(dāng)浮漂向下運(yùn)動(dòng)接觸到煤面后便受到一個(gè)向上的浮力，鋼絲繩的張力就會(huì)減小，并使干簧管接通，于是PLC接收到一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，并控制三相電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制器，使電機(jī)反轉(zhuǎn)，把浮漂提升到庫頂。

4.4 PLC接線

PLC接線及原理如表1所示。

表" 接線及原理表

M、I端子為該粉位計(jì)反饋，由PLC輸出送入數(shù)顯表以及遠(yuǎn)方。

I0.0、I0.2、I0.3為三相旋鈕開關(guān)，中間為自動(dòng)，左轉(zhuǎn)標(biāo)定，右邊手動(dòng)，詳見粉位計(jì)操作步驟。

I0.1接到脈沖光電開關(guān)，通過檢測(cè)盤檢測(cè)脈沖數(shù)輸入該通道。

I0.4為下降到位信號(hào)，通過干簧管傳輸。

I0.5為上升到位信號(hào)，K2光電開關(guān)。

I0.6為上升到位信號(hào)，K1到位開關(guān)。

Q0.0、Q0.1控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)。

5 改造成果及意義

該項(xiàng)目的改造成功，給我們現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備維護(hù)管理起到一個(gè)示范作用，相似的設(shè)備，在廠家停產(chǎn)或只能整套升級(jí)的情況下，通過現(xiàn)在廣泛得到應(yīng)用的PLC基本都可替換原有控制設(shè)備和實(shí)現(xiàn)所有控制功能，并且可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和自身維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)相應(yīng)控制方式加以改進(jìn)和創(chuàng)新，用最小的代價(jià)創(chuàng)造最大的產(chǎn)值，這也是生產(chǎn)一線技術(shù)人員應(yīng)該做到的。