【摘要】PLC控制系統(tǒng)越來(lái)越多應(yīng)用于工業(yè)工藝控制當(dāng)中。PLC于繼電器控制裝置，但不像繼電器裝置那樣通過(guò)電路的物理過(guò)程實(shí)現(xiàn)控制，在PLC控制系統(tǒng)中看不見(jiàn)中間繼電器，它用程序來(lái)代替中間繼電器，用戶程序如電氣梯形圖一樣，只表達(dá)了一種邏輯控制關(guān)系。由于PLC的不斷發(fā)展，其已經(jīng)綜合了現(xiàn)代信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)的新型工業(yè)自動(dòng)化控制裝置和系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】PLC；皮帶聯(lián)鎖；故障預(yù)診斷

一、前言

我公司是100萬(wàn)噸焦化企業(yè)，備煤車(chē)間共有9條輸煤皮帶，負(fù)責(zé)將外來(lái)精煤進(jìn)行卸車(chē)、儲(chǔ)存、輸送并加工配合成符合焦?fàn)t生產(chǎn)要求的入爐煤，供后續(xù)加工使用。它包括輸煤系統(tǒng)、配煤系統(tǒng)、破碎系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)等。具體工藝流程：煤場(chǎng)中的精煤輸送方向共分為三種工作方式：方式1、給煤機(jī)（8臺(tái)）→煤1皮帶機(jī)→煤2皮帶機(jī)→煤3皮帶機(jī)→煤4皮帶機(jī)→配料秤→煤5皮帶機(jī)→煤6皮帶機(jī)→破碎機(jī)→煤7皮帶機(jī)→煤8皮帶機(jī)；方式2、給煤機(jī)（8臺(tái)）→煤1皮帶機(jī)→煤2皮帶機(jī)→堆取料機(jī)主皮帶機(jī)→堆取料機(jī)；方式3、堆取料機(jī)→堆取料機(jī)主皮帶機(jī)→煤3皮帶機(jī)→煤4皮帶機(jī)→配料秤→煤5皮帶機(jī)→煤6皮帶機(jī)→破碎機(jī)→煤7皮帶機(jī)→煤8皮帶機(jī)。煤4、煤8皮帶均有卸料小車(chē)，負(fù)責(zé)給煤倉(cāng)均勻布料。

二、問(wèn)題的提出

備煤系統(tǒng)在運(yùn)行中存在如下問(wèn)題：

1.所有皮帶機(jī)為手動(dòng)啟停，人工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，上下游皮帶機(jī)無(wú)聯(lián)鎖控制，皮帶機(jī)易造成“堵死”壓帶現(xiàn)象；2.給煤機(jī)下料處無(wú)煤流傳感器，常出現(xiàn)煤1皮帶機(jī)空載運(yùn)行；3.兩臺(tái)卸料小車(chē)靠人工控制來(lái)回布料；4.振打器沒(méi)進(jìn)行連鎖控制；5.空氣炮與皮帶秤的煤流量沒(méi)有進(jìn)行連鎖控制；6.設(shè)備空轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，能耗大，且無(wú)故障預(yù)診斷功能。

綜上可知，現(xiàn)有控制系統(tǒng)存在自動(dòng)化程度低，人員配置多，設(shè)備保護(hù)不完善，空轉(zhuǎn)耗能大，正常生產(chǎn)依賴工人的認(rèn)真負(fù)責(zé)和對(duì)相關(guān)突發(fā)情況的處理經(jīng)驗(yàn)，存在一定的安全隱患。

三、方案設(shè)計(jì)

目前我國(guó)煉焦工業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩，為提高生產(chǎn)效率，加強(qiáng)企業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)能力，采用電子技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)取代傳統(tǒng)的人工操作，降低能耗，提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量和減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，尋求一種自動(dòng)化程度高，工作可靠，能適應(yīng)較差工作環(huán)境的自動(dòng)控制系統(tǒng)勢(shì)在必行，而根據(jù)我公司備煤系統(tǒng)現(xiàn)狀，控制系統(tǒng)要求達(dá)到以下功能：

1、用給煤機(jī)上煤時(shí)開(kāi)車(chē)順序：選擇小車(chē)卸煤倉(cāng)號(hào)→煤4→煤3→煤2→煤1→給煤機(jī)，下游設(shè)備收到上游設(shè)備啟動(dòng)完成信號(hào)后依次啟動(dòng)，停車(chē)順序相反。系統(tǒng)也可切換為順煤流啟動(dòng)，開(kāi)車(chē)順序：煤1→給煤機(jī)→煤2→煤3→煤4。

2、用堆取料機(jī)上煤時(shí)開(kāi)車(chē)順序：選擇小車(chē)卸煤倉(cāng)號(hào)→煤4→煤3→堆取料機(jī)主皮帶→堆取料機(jī)，下游設(shè)備收到上游設(shè)備啟動(dòng)完成信號(hào)后依次啟動(dòng)，停車(chē)順序相反。系統(tǒng)也可切換為順煤流啟動(dòng)，開(kāi)車(chē)順序：選擇小車(chē)卸煤倉(cāng)號(hào)→堆取料機(jī)主皮帶→堆取料機(jī)→煤3→煤4。

3、用堆取料機(jī)堆煤時(shí)開(kāi)車(chē)順序：堆取料機(jī)主皮帶→堆取料機(jī)發(fā)信→煤2→煤1→給煤機(jī)，下游設(shè)備收到上游設(shè)備啟動(dòng)完成信號(hào)后依次啟動(dòng)，停車(chē)順序相反。系統(tǒng)也可切換為順煤流啟動(dòng)，開(kāi)車(chē)順序：煤1→給煤機(jī)→煤2→堆取料機(jī)主皮帶→堆取料機(jī)。

4、配煤倉(cāng)后段正常開(kāi)車(chē)順序：卸煤小車(chē)就位→煤8→煤7→破碎機(jī)→煤6→煤5→配料秤，下游設(shè)備收到上游設(shè)備啟動(dòng)完成信號(hào)后依次啟動(dòng)，停車(chē)順序相反。系統(tǒng)也可切換為順煤流啟動(dòng)，開(kāi)車(chē)順序：卸煤小車(chē)就位→煤5→配料秤→煤6→破碎機(jī)→煤7→煤8。

5、給煤機(jī)、堆取料機(jī)參與聯(lián)鎖控制，兩設(shè)備均手動(dòng)啟動(dòng)，堆取料機(jī)收到主皮帶運(yùn)行信號(hào)后方可啟動(dòng)，運(yùn)行信號(hào)消失堆取料機(jī)停止運(yùn)行。給煤機(jī)收到煤1皮帶機(jī)運(yùn)行信號(hào)方可人工啟動(dòng)，否則手動(dòng)無(wú)法操作，運(yùn)行信號(hào)消失給煤機(jī)停止給煤；破碎機(jī)啟動(dòng)參與聯(lián)鎖，其下游皮帶機(jī)故障也不停止運(yùn)行。6、堵料開(kāi)關(guān)動(dòng)作立即啟動(dòng)振打器，30秒后堵料信號(hào)未解除即做堵料故障處理。7、故障停產(chǎn)時(shí)，故障設(shè)備上游的皮帶及給煤設(shè)備全部立即停車(chē)。8、煤4皮帶和煤8皮帶處電動(dòng)卸料車(chē)加定位信號(hào)裝置。9、增加跑偏、堵料傳感器、超聲波料位計(jì)、限位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、測(cè)速開(kāi)關(guān)，煤流傳感器等監(jiān)測(cè)信號(hào)和保護(hù)裝置。10、七個(gè)料倉(cāng)的空氣炮參與連鎖，配置接近開(kāi)關(guān)，每個(gè)料倉(cāng)加一個(gè)超聲波料位計(jì)，程序設(shè)計(jì)每個(gè)料倉(cāng)的煤均勻鋪平。11、為保證系統(tǒng)運(yùn)行順暢，皮帶安裝自動(dòng)糾偏裝置，以防皮帶機(jī)落料點(diǎn)偏移，皮帶機(jī)跑偏，跑偏開(kāi)關(guān)頻繁動(dòng)作故障停車(chē)。12、上位機(jī)系統(tǒng)采用客戶機(jī)、服務(wù)器熱備冗余系統(tǒng)。13、備煤皮帶控制方式可選擇為：聯(lián)鎖開(kāi)車(chē)、解鎖開(kāi)車(chē)、本地開(kāi)車(chē)三種操作方式。

根據(jù)以上控制要求，采用分散控制、集中管理的設(shè)計(jì)原則，主要由五個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成：上位監(jiān)控系統(tǒng)、下位控制系統(tǒng)、大屏幕視頻監(jiān)視系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)及設(shè)備運(yùn)行故障預(yù)診斷系統(tǒng)。

（1）上位監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控備煤過(guò)程中的所有信息，其主要功能是監(jiān)視系統(tǒng)各設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、過(guò)程數(shù)據(jù)、報(bào)警及引導(dǎo)內(nèi)容的顯示、設(shè)備操作、參數(shù)設(shè)定、報(bào)表打印等。

（2）下位控制系統(tǒng)通過(guò)控制單元所連接的檢測(cè)和控制設(shè)備對(duì)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)施控制，接收操作管理信息并傳遞實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。本方案采用可編程控制器組建PLC控制網(wǎng)絡(luò)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行分散控制，集中管理。PLC控制網(wǎng)絡(luò)的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)備煤生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制，因此它需要能夠自動(dòng)采集有關(guān)的各種工藝參數(shù)以及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)生產(chǎn)信息，然后按照事先編好的控制程序進(jìn)行計(jì)算，最后輸出標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。

（3）視頻監(jiān)視系統(tǒng)主要是對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)控人員可及時(shí)、清晰的掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面情況，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或人員作出相應(yīng)的控制或指示。

（4）PLC的通信包括PLC各站點(diǎn)之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)之間以及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。PLC系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可以直接或通過(guò)通信處理單元、通信轉(zhuǎn)接器相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的需要，各PLC系統(tǒng)或遠(yuǎn)程I/O模塊按功能各自放置在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)分散控制，然后采用網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成集中管理的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

（5）設(shè)備運(yùn)行故障自診斷系統(tǒng)。

系統(tǒng)根據(jù)各控制分站及傳感器反饋回來(lái)的信息，加上控制命令信息，進(jìn)行綜合計(jì)算和判斷，進(jìn)而對(duì)報(bào)警、故障進(jìn)行相應(yīng)處理，對(duì)潛在的故障隱患作出提示。同時(shí)，設(shè)備運(yùn)行故障自診斷系統(tǒng)與上位監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)鎖，如果發(fā)生設(shè)備報(bào)警或故障，則自動(dòng)發(fā)出相應(yīng)的應(yīng)急控制命令，并且自動(dòng)將報(bào)警提示信息彈出至桌面，并發(fā)出聲光報(bào)警，告知主控室相關(guān)工作人員。

整個(gè)備煤膠帶集中控制系統(tǒng)由基于光纖通訊的以太網(wǎng)、PLC控制柜、上位監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控等構(gòu)成，在基于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)的協(xié)調(diào)下完成監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、重要數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、傳輸和管理等功能。

四、結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活以及組態(tài)方便，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化、無(wú)人化或少人化，且能夠安全、平穩(wěn)、可靠的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]余雷生，方宗達(dá).《電氣控制與PLC應(yīng)用》.機(jī)械工業(yè)出版社，2003

[2]晁陽(yáng)，胡軍.《可編程控制器原理應(yīng)用與實(shí)例解析》.北京：清華大學(xué)出版社，2007

[3]郭宗仁《可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》.北京：人民郵電出版社， 2002