宋傳方

(北京中煤煤炭洗選技術(shù)有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

葫蘆素選煤廠設(shè)計(jì)帶煤量為2 400 t/h，煤泥水系統(tǒng)采用2臺(tái)NXZ-40高效濃縮機(jī)作為處理煤泥水的設(shè)備，在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)濃縮機(jī)耙體停轉(zhuǎn)、但集控室運(yùn)行信號(hào)顯示正?，F(xiàn)象，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，液壓馬達(dá)無(wú)法產(chǎn)生足夠的扭矩，導(dǎo)致機(jī)械能傳輸功率減小，無(wú)法帶動(dòng)耙體正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但液壓泵站油路循環(huán)系統(tǒng)仍處于正常工作狀態(tài)?；诖朔N情況，選煤廠設(shè)計(jì)了一套檢測(cè)耙體停轉(zhuǎn)裝置。

1 改造方案及目的

改造的目的是檢測(cè)濃縮機(jī)耙體是否停轉(zhuǎn)。通過(guò)采用PLC程序自動(dòng)檢測(cè)控制方法，利用梯形圖與功能模塊相組合的方法編寫(xiě)保護(hù)程序，利用耙體運(yùn)轉(zhuǎn)中的參照點(diǎn)，計(jì)時(shí)出電感式接近開(kāi)關(guān)經(jīng)過(guò)2個(gè)參照點(diǎn)所用時(shí)間T，考慮到耙體運(yùn)轉(zhuǎn)速度會(huì)低于此速度，因此將設(shè)定時(shí)間上調(diào)為(100+10)T%，當(dāng)檢測(cè)時(shí)間大于設(shè)定時(shí)間時(shí)，中繼器動(dòng)作，現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警器發(fā)出警報(bào)，集控室操作平臺(tái)接收到報(bào)警信息，通知崗位人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)提耙。

通過(guò)設(shè)計(jì)PLC程序自動(dòng)檢測(cè)控制，對(duì)輸入輸出節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分配，利用軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的檢測(cè)，并配備相應(yīng)的外圍保護(hù)裝置，使得安全性、可靠性得到提升，避免因煤泥水沉降，造成壓耙，引發(fā)安全生產(chǎn)事故。

2 自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)硬件組成

為滿(mǎn)足PLC程序自動(dòng)檢測(cè)控制方法，需準(zhǔn)備下列材料：

(1)西門(mén)子PLC-200 Smart，型號(hào)為6ES72881SR200AA0，RS485通訊線；

(2)筆記本電腦1臺(tái)，用于軟件調(diào)試；

(3) 中間繼電器4個(gè)，聲光報(bào)警器1個(gè)；

(4) 網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)，用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備監(jiān)控。

2.1 PLC選型及工作原理闡述

2.1.1 PLC選型

為滿(mǎn)足檢測(cè)控制需要1臺(tái)控制器，考慮到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要的輸入輸出點(diǎn)位較少，且現(xiàn)場(chǎng)條件惡劣，由于西門(mén)子PLC具有高性能，高集成，可靠性，穩(wěn)定性，抗干擾能力強(qiáng)，故選用西門(mén)子PLC-200 Smart系列里較為經(jīng)濟(jì)性的一款型號(hào)為6ES72881SR200AA0的PLC。

2.1.2 PLC工作原理闡述

PLC在投入運(yùn)行時(shí)，工作過(guò)程一般可分為3個(gè)階段，即輸入采樣、用戶(hù)程序執(zhí)行、輸出刷新。

(1)輸入采樣階段。PLC將所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描，將它們存入輸入輸出映象區(qū)中相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，會(huì)對(duì)用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，不管輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)是否會(huì)發(fā)生變化，輸入輸出映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都不會(huì)改變。因此，為了將脈沖信號(hào)讀入，脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期。

(2)用戶(hù)程序執(zhí)行階段。PLC按照由上而下從左至右的順序依次掃描用戶(hù)程序。在掃描每一條梯形圖時(shí)，從梯形圖左端的各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，依次按照先左后右、先上后下的順序?qū)Ω饔|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并輸出邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新對(duì)應(yīng)線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)。在用戶(hù)程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。

(3)輸出刷新。當(dāng)掃描用戶(hù)程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。

2.2 電腦

由于要完成軟件的編程，需要1臺(tái)裝有西門(mén)子PLC-200 Smart軟件的電腦，用于將PLC和外部檢測(cè)裝置建立有效的連接關(guān)系，通過(guò)RS485通訊線路將編好的程序下載到PLC中。原則上常用XP系統(tǒng)、Win7系統(tǒng)安裝西門(mén)子PLC-200 Smart編程軟件。

2.3 網(wǎng)絡(luò)高清攝像頭

為了實(shí)時(shí)監(jiān)控濃縮機(jī)是否發(fā)生停轉(zhuǎn)，另加裝高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭，現(xiàn)場(chǎng)使用?？低暩咔寰W(wǎng)絡(luò)攝像頭，將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行畫(huà)面?zhèn)鬏斨良厥?，集控員通過(guò)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控大屏幕實(shí)時(shí)監(jiān)控濃縮機(jī)，一旦發(fā)生停轉(zhuǎn)，現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警器會(huì)發(fā)出警報(bào)，集控員可通過(guò)監(jiān)控畫(huà)面發(fā)現(xiàn)濃縮機(jī)停轉(zhuǎn)，通知崗位人員現(xiàn)場(chǎng)查看情況，同時(shí)可回放任一時(shí)刻現(xiàn)場(chǎng)濃縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，有助于分析改善濃縮機(jī)運(yùn)行狀況。

3 自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

圖1所示為現(xiàn)場(chǎng)濃縮機(jī)實(shí)際情況，當(dāng)濃縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)用秒表計(jì)時(shí)得到相鄰2個(gè)探點(diǎn)經(jīng)過(guò)電感式接近開(kāi)關(guān)所需的時(shí)間，考慮到耙體受阻力時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度會(huì)減緩，因此在原有測(cè)得時(shí)間的基礎(chǔ)上，將設(shè)定時(shí)間上調(diào)10%，經(jīng)過(guò)測(cè)試能很好的滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。設(shè)探點(diǎn)本身的距離為x，探空區(qū)域距離為y，檢測(cè)準(zhǔn)確率為F，由于濃縮機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)接近開(kāi)關(guān)停在探空區(qū)域會(huì)觸發(fā)報(bào)警，停在探點(diǎn)上則不會(huì)觸發(fā)報(bào)警，因此存在檢測(cè)盲區(qū)。檢測(cè)準(zhǔn)確率如式(1)，所得結(jié)果為90.4%，按圖2程序設(shè)計(jì)基本能滿(mǎn)足要求。

圖1 濃縮機(jī)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物

圖2 濃縮機(jī)檢測(cè)裝置程序

圖2設(shè)計(jì)基本能滿(mǎn)足檢測(cè)濃縮機(jī)是否停轉(zhuǎn)，但缺點(diǎn)在于當(dāng)設(shè)備停轉(zhuǎn)時(shí)，電感式接近開(kāi)關(guān)正好檢測(cè)到探點(diǎn)的位置時(shí)，程序內(nèi)部的計(jì)時(shí)器輸入點(diǎn)無(wú)法接通，導(dǎo)致輸出點(diǎn)一直為零，外部中繼器無(wú)法接通，聲光報(bào)警器不會(huì)發(fā)出警報(bào)。為了改善這種弊端，在不改變外部硬件條件的情況下，對(duì)程序重新編寫(xiě)，利用上升沿、下降沿、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器指令相互結(jié)合的方法編寫(xiě)程序，電感式接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)到探點(diǎn)，上升沿接通計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，耙體正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，未到達(dá)設(shè)定時(shí)間時(shí)電感式接近開(kāi)關(guān)離開(kāi)探點(diǎn)觸發(fā)下降沿，計(jì)數(shù)器復(fù)位，計(jì)時(shí)器清零，當(dāng)電感式接近開(kāi)關(guān)離開(kāi)探點(diǎn)觸發(fā)下降沿時(shí)，另一計(jì)數(shù)器接通，計(jì)數(shù)器的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，耙體正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，未到達(dá)設(shè)定時(shí)間時(shí)電感式接近開(kāi)關(guān)再次接觸探點(diǎn)觸發(fā)上升沿，計(jì)數(shù)器復(fù)位，計(jì)時(shí)器清零，因此無(wú)論電感式接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)到上升沿還是下降沿，都會(huì)延時(shí)到設(shè)定時(shí)間后觸發(fā)輸出，并且這種往復(fù)式的循環(huán)消除了檢測(cè)盲區(qū)，真正實(shí)現(xiàn)了濃縮機(jī)停轉(zhuǎn)后，無(wú)論電感式接近開(kāi)關(guān)探到探點(diǎn)位置，還是探到非探點(diǎn)區(qū)域，計(jì)時(shí)器都會(huì)發(fā)出計(jì)時(shí)，延時(shí)至設(shè)定時(shí)間，輸出線圈得電，中繼器接通，集控室操作平臺(tái)接收到報(bào)警信息，且集控室監(jiān)控畫(huà)面顯示聲光報(bào)警器發(fā)出警報(bào)如圖3所示，程序如圖4所示。

圖3 集控室高清畫(huà)面攝像頭顯示屏

圖4 濃縮機(jī)檢測(cè)裝置改進(jìn)后的程序

4 結(jié) 語(yǔ)

濃縮機(jī)作為選煤廠重要的處理煤泥水設(shè)備，耙體停轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致煤泥水沉降壓耙進(jìn)而影響選煤廠的正常生產(chǎn)，為此設(shè)計(jì)檢測(cè)濃縮機(jī)耙體停轉(zhuǎn)的電控裝置，結(jié)合集控高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)，保證耙體停轉(zhuǎn)時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)耙體停轉(zhuǎn)，及時(shí)檢修。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)安裝使用后，能準(zhǔn)確檢測(cè)到耙體停轉(zhuǎn)，并及時(shí)發(fā)出報(bào)警，從而保障濃縮機(jī)長(zhǎng)期高效穩(wěn)定運(yùn)行，降低了設(shè)備的故障率。