■林春華 ■福建煤電股份有限公司，福建 龍巖 364102

福建煤電公司坎市發(fā)運(yùn)站的篩分系統(tǒng)有:3 個(gè)受煤坑(配有3 臺(tái)往復(fù)式給煤機(jī))、1 條原煤皮帶、1 臺(tái)振動(dòng)篩、1 條配煤皮帶、1 臺(tái)破碎機(jī)。當(dāng)要配煤時(shí)，分別開(kāi)啟2 個(gè)或3 個(gè)受煤坑中的往復(fù)式給煤機(jī)，由于往復(fù)式給煤機(jī)的原理是通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)底板來(lái)回運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)送煤，在送煤的過(guò)程中，依靠閘門(mén)來(lái)控制給煤量。由于無(wú)法知道往復(fù)式給煤機(jī)在工作時(shí)的送煤量，導(dǎo)致配煤時(shí)，煤炭質(zhì)量波動(dòng)較大，這樣給生產(chǎn)帶來(lái)極大的難題。針對(duì)這一現(xiàn)狀，2013年，我們引進(jìn)安裝3 臺(tái)電子皮帶稱(chēng)，通過(guò)控制電子皮帶稱(chēng)皮帶的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)精確配煤。

1 電子皮帶稱(chēng)工作原理

1.1 秤體安裝在受煤坑下

坑內(nèi)煤炭通過(guò)閘門(mén)和料口到達(dá)秤體的緩沖部分。秤體皮帶向前運(yùn)行時(shí)，煤炭從下料口連續(xù)拉出輸送到下一工序。煤炭在到達(dá)秤體稱(chēng)量部分(L)時(shí)，煤炭的重量通過(guò)稱(chēng)重托輥傳給壓力傳感器，壓力傳感器檢測(cè)出與L 范圍內(nèi)煤炭重量成正比的壓力F1，并送出與F1 成正比的電信號(hào)，信號(hào)處理單元將現(xiàn)場(chǎng)弱電信號(hào)進(jìn)行放大、轉(zhuǎn)換，然后傳輸?shù)侥M輸入口中，經(jīng)系統(tǒng)處理運(yùn)算后得到實(shí)際流量，與設(shè)定流量相比較，通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器，實(shí)現(xiàn)定量給料。

定義有效稱(chēng)量段長(zhǎng)度為L(zhǎng)，皮帶稱(chēng)量段范圍內(nèi)物料重量等于G，則稱(chēng)重傳感器檢測(cè)到單位長(zhǎng)度上煤炭重量F1 為:

G 的單位為Kg，L 的單位為m，則F1 的單位為Kg/m

若煤炭運(yùn)行的線速度等于V(m/s)，則在時(shí)間T(s)內(nèi)計(jì)算出煤炭質(zhì)量(W)為

式(2)中V:煤炭運(yùn)行速度;T:累計(jì)時(shí)間;W:累計(jì)下煤量;煤炭運(yùn)行速度V 就是皮帶運(yùn)行速度。

皮帶速度是由電機(jī)轉(zhuǎn)速通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)得到，其與電機(jī)轉(zhuǎn)速、減速機(jī)減速比、秤體主動(dòng)滾筒直徑有關(guān)，他們之間數(shù)學(xué)關(guān)系為:

式(3)中i:減速機(jī)總減速比，即各級(jí)減速比之積;D:主動(dòng)滾筒直徑;d:皮帶厚度;n:電機(jī)轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)。

1.2 操作過(guò)程

事先將已知質(zhì)量數(shù)值(熱值或灰分值)的各種煤，分別裝入到受煤坑1#、2#、3#內(nèi)，依據(jù)客戶(hù)需要質(zhì)量(熱值或灰分值)，計(jì)算出各種煤種的配比，然后，將質(zhì)量數(shù)值輸入到計(jì)算機(jī)中，點(diǎn)擊相應(yīng)的電子皮帶稱(chēng)，即可生產(chǎn)。

2 設(shè)備配置

表1 大壩工程混凝土配合比

3 PLC配料控制系統(tǒng)硬件設(shè)置

系統(tǒng)中主、輔料秤由可編程控制器(PLC)和上位機(jī)實(shí)現(xiàn)兩級(jí)控制?，F(xiàn)以1#～3#三臺(tái)電子皮帶秤的PLC 控制分析為例，每一電子皮帶秤有一臺(tái)皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)，兩個(gè)料位傳感器，一個(gè)速度傳感器，一個(gè)稱(chēng)重傳感器，一臺(tái)變頻器，它們構(gòu)成了被控對(duì)象。電動(dòng)機(jī)的啟、停由開(kāi)關(guān)量控制，PLC 數(shù)字量輸出信號(hào)作為變頻器的控制端輸入信號(hào)，經(jīng)變頻器調(diào)制輸出高頻脈沖給皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)。料位傳感器檢測(cè)料斗有無(wú)物料，速度傳感器測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)需8 個(gè)數(shù)字量輸入信號(hào)，25 個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)和24 個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)，I/O 點(diǎn)總數(shù)量為57。I/O 點(diǎn)數(shù)量和類(lèi)型如表所示。

表PLCI/O 口數(shù)量和類(lèi)型

4 CPU 及輸入、輸出模塊選擇

西門(mén)子公司的SIMATICS7 -/300，屬于模塊化小型PLC 系統(tǒng)，各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。

根據(jù)系統(tǒng)被控對(duì)象的I/O 點(diǎn)數(shù)以及工藝要求、掃描速度、自診斷功能等方面的考慮，選用SIEMENS 公司S7 -300 系列PLC 的CPU315 -2DP。CPU315 -2DP 是唯一帶現(xiàn)場(chǎng)總線(PROFIBUS)SINECL2 -DP 接口的CPU 模板，具有48KB 的RAM，80KB 的裝載存儲(chǔ)器，可用存儲(chǔ)卡擴(kuò)充裝載存儲(chǔ)容量最大到512KB，最大可擴(kuò)展1024 點(diǎn)數(shù)字量或128 個(gè)模擬量。根據(jù)統(tǒng)計(jì)出的I/O 點(diǎn)數(shù)選擇一個(gè)直流32 點(diǎn)和一個(gè)16 點(diǎn)的SM321 數(shù)字量輸入模塊和一個(gè)32 點(diǎn)SM322 繼電器輸出模塊。

5 變頻器選型及其功能設(shè)定

三菱公司提供了FR-A540 系列變頻器與該公司的標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)相匹配時(shí)的技術(shù)參數(shù)。采用三菱的標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)，電子皮帶機(jī)額定功率為0.4KW，額定電壓380V，轉(zhuǎn)速1420r/min，調(diào)速范圍120～1200r/min。三菱FR-A540 變頻器自帶有PID 調(diào)節(jié)功能，根據(jù)自動(dòng)配料系統(tǒng)生產(chǎn)工藝要求進(jìn)行PID 控制，需要檢測(cè)設(shè)定的部分參數(shù)設(shè)定如下:

(1)Pr.1=50Hz，Pr.2=5Hz，本系統(tǒng)Pr.18=120Hz 不變;

(2)Pr.19=9999，與電源電壓相同;

(3)Pr.7=2s，加速時(shí)間(7.5K 以下出廠設(shè)定值5s，0～3600s/0～360s);

Pr.8=2s，減速時(shí)間(7.5K 以下出廠設(shè)定值5s，0～3600s/0～360s);

(4)Pr.9 由電機(jī)額定值決定;

(5)Pr.14=0，適用恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載;

(6)Pr.79=3，外部/PU 組合操作模式;

(7)Pr.183=8，實(shí)現(xiàn)RT 開(kāi)關(guān)=REX 開(kāi)關(guān);

(8)Pr.128、Pr.129、Pr.130、Pr.131、Pr.132、Pr.133、Pr.134 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)PID 調(diào)節(jié)具體要求來(lái)設(shè)定。

6 PLC控制系統(tǒng)配料軟件設(shè)計(jì)

STEP7 是西門(mén)子的S7 -300 系列PLC 所用的編程語(yǔ)言，它是一種可運(yùn)行于通用微機(jī)中，在WINDOWS 環(huán)境下進(jìn)行編程的語(yǔ)言。通過(guò)STEP7 編程軟件，不僅可以非常方便地使用梯形圖和語(yǔ)句表等形式進(jìn)行離線編程，并通過(guò)轉(zhuǎn)接電纜可直接送入PLC 的內(nèi)存中執(zhí)行，而且在調(diào)試運(yùn)行時(shí)，還可在線監(jiān)視程序中各個(gè)輸入輸出或狀態(tài)點(diǎn)的通斷情況，甚至進(jìn)行在線修改程序中變量的值，給調(diào)試工作也帶來(lái)極大的方便。

STEP7 將用戶(hù)程序分成不同的類(lèi)型塊。程序塊分為兩大類(lèi):系統(tǒng)塊和用戶(hù)塊。用戶(hù)塊包括:OB=組織塊，F(xiàn)B=功能塊，F(xiàn)C=功能，DB=數(shù)據(jù)塊。主程序可以放入“組織塊”(OB)中，而子程序可以放入“功能塊”(FB 或FC)中。

在本系統(tǒng)中，PLC 的主要任務(wù)是接受外部開(kāi)關(guān)信號(hào)(按鈕、繼電器觸點(diǎn))和傳感器產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)的輸入，判斷當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)以及輸出信號(hào)去控制接觸器、繼電器、電磁閥等器件，以完成相應(yīng)的自動(dòng)化控制任務(wù)。除此之外，另一個(gè)重要的任務(wù)就是接受工控機(jī)(上位機(jī))的控制命令，以進(jìn)行自動(dòng)配料控制。

自動(dòng)配料程序共有OB1 及FC1 至FC6 等7 個(gè)“塊”。OB1 是主程序，通過(guò)6 個(gè)“CALL”調(diào)用語(yǔ)句，依次調(diào)用FC1 至FC6 等功能模塊，達(dá)到組織整個(gè)程序的目的。程序中6 個(gè)功能塊的任務(wù)分配如下所示:

FCl 負(fù)責(zé)系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行以及運(yùn)行方式的設(shè)定;FC2 負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)的停止;

FC3 負(fù)責(zé)計(jì)量泵和計(jì)量泵配比控制;FC4 負(fù)責(zé)故障、事故處理控制;

FC5 負(fù)責(zé)對(duì)變頻器的自動(dòng)化控制;FC6 負(fù)責(zé)指示燈的顯示控制。

［1］吳玉厚，潘振寧，張坷.MAC 控制器中PID 調(diào)節(jié)的應(yīng)用［J］.沈陽(yáng)建筑下程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2004，4 第20 卷第2 期:153 -156.

［2］王志剛，許曉鳴.PLC 在白動(dòng)配煤控制系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.電氣傳動(dòng)，2001，3:45 -48.