原煤倉(cāng)料位測(cè)量系統(tǒng)與PLC結(jié)合運(yùn)用實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配煤

科學(xué)之友 Friend of Science Amateurs 201 1年12月
原煤倉(cāng)料位測(cè)量系統(tǒng)與 PLC結(jié)合運(yùn)用實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)配煤
黃 焰
(華電能源牡丹江第二發(fā)電廠，黑龍江 牡丹江 157015)
摘 要：為降低輸煤系統(tǒng)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少職業(yè)有害因素對(duì)他們身體的危害，實(shí)現(xiàn)自
動(dòng)配煤或遠(yuǎn)程控制配煤已經(jīng)刻不容緩。文章介紹的配煤系統(tǒng)是利用PLC的可編輯控制功
能，依據(jù)準(zhǔn)確的煤位信號(hào)實(shí)現(xiàn)配煤系統(tǒng)的自動(dòng)化。通過光纜的通訊，還可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)與控制
室之間的遠(yuǎn)程監(jiān)控，達(dá)到控制方式多元化。
關(guān)鍵詞：煤位信號(hào)；PLC；程序控制；自動(dòng)化；自動(dòng)配煤
中圖分類號(hào)：TQ520．62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1000—8136(201 1)35—0034—02
開關(guān)量輸出模塊DO有 l6位，對(duì)應(yīng)各個(gè)犁刀的抬犁控制8個(gè)，落
1 實(shí)施自動(dòng)配煤的目的
犁控制8個(gè)。
火力發(fā)電廠的N臺(tái)機(jī)組的燃煤配給方式一般采用在膠帶輸 2．2 煤位信號(hào)裝置
煤位信號(hào)是本系統(tǒng)中較為關(guān)鍵的部分，相當(dāng)于人的眼睛。只
送機(jī)上由犁煤器的抬落來配送給原煤倉(cāng)。由于輸煤系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)
境惡劣、粉塵濃度大，加上各煤倉(cāng)之間沿線較長(zhǎng)，這個(gè)配煤過程 有采集到了準(zhǔn)確的煤位信號(hào)，并保證信號(hào)在傳輸過程中不失真，
如果依靠人工就地操作會(huì)給操作人員帶來較大的勞動(dòng)強(qiáng)度和職 反映在 PLC中的煤倉(cāng)煤位狀態(tài)才是真實(shí)可靠的，進(jìn)而才能對(duì)煤
倉(cāng)有條不紊地進(jìn)行配煤。本廠采用美國(guó)K—M公司生產(chǎn)的SONO
業(yè)病危害?；鹆Πl(fā)電廠對(duì)配煤系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化改造的最主要目
Ⅱ系統(tǒng)超聲波料位測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)可靠、靈活、先進(jìn)、安全，能適
的就是該系統(tǒng)能在科學(xué)可靠配煤的前提下實(shí)行就地?zé)o人操作，
以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少職業(yè)有害因素對(duì)身體的危害，同時(shí) 應(yīng)各種環(huán)境，而傳感器本身也耐腐蝕、防震、防塵、防水，同時(shí)靈敏
提高輸煤系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。 度高、測(cè)量誤差小。測(cè)量精度小于量程的0．1％，重復(fù)誤差小于量
程的0．25％，測(cè)量范圍是0．3～15 m。料位系統(tǒng)包含控制器和探頭
2 系統(tǒng)構(gòu)成 兩部分，控制器安裝在煤倉(cāng)附近的總控箱內(nèi) (PLC也安裝在此
處)，探頭分別固定在每個(gè)煤倉(cāng)口的中間，垂直向下安置，務(wù)必使
系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：PLC、煤位信號(hào)裝置、狀態(tài)回訊裝
探頭發(fā)送的超聲波能探測(cè)到煤倉(cāng)的最底部?？刂破魇怯脕碓O(shè)定各
置、工控機(jī)及通訊設(shè)備、就地執(zhí)行設(shè)備。為了論述方便，此配煤系
個(gè)參數(shù)的，如每個(gè)探頭的標(biāo)識(shí)、量程等，控制器對(duì)應(yīng)著 8個(gè)超聲波
統(tǒng)假設(shè)配給8個(gè)煤倉(cāng)，整個(gè)系統(tǒng)見圖1。
探頭?？刂破髋c探頭之間采用同軸電纜連接，軸與屏蔽網(wǎng)分別接
入控制器輸入端口相應(yīng)的正、負(fù)端上，另一端和探頭的正負(fù)極相
接，控制器的輸出端接到PLC上。連接方式見圖2。
探頭1 探頭2 探頭8 控制方式狀態(tài)回訊
圖1 系統(tǒng)圖 圖2 連接方式
各部件具體解析如下： 在控制器上設(shè)定了超聲波探頭的量程后，對(duì)應(yīng)輸出4～20 mA
2．1 可編程序控制器(PLC) 電流到PLC上。另外，輸出到PLC的電流信號(hào)不會(huì)變化得很快，
PLC是該系統(tǒng)中最為核心的部分，它好似一個(gè)人的大腦，既 因?yàn)榭刂破鲗?duì)探頭傳來的信號(hào)先進(jìn)行過濾，對(duì)那些瞬時(shí)變化很大
要接受各感官發(fā)出的信息，又要向各肢體按要求發(fā)出指令。本系 的信號(hào)不予考慮，而對(duì)有效的信號(hào)每12次取一個(gè)平均值，然后根
統(tǒng)采用美國(guó)A—B公司的可編程控制器，它包括電源部分、CPU以 據(jù)每個(gè)平均值輸出電流信號(hào)到PLC，這樣信號(hào)才是比較準(zhǔn)確的。
及若干個(gè) Ⅳ0模塊。電源引入的是220 V交流電，CPU是存儲(chǔ)程
序的地方，I／0模塊可完成各種工作。模擬量輸入模塊AI中有 8 2．3 狀態(tài)回訊信號(hào)
個(gè)通道，分別對(duì)應(yīng)各個(gè)煤倉(cāng)的煤位。開關(guān)量輸入模塊DI中有32 回訊信號(hào)包括犁刀狀態(tài)回訊和控制方式狀態(tài)回汛。有r抬
位，分別對(duì)應(yīng)各個(gè)犁刀的狀態(tài)回訊 16個(gè)，控制狀態(tài)回訊 16個(gè)。 犁、落犁回訊信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)犁的狀態(tài)才可以反映到遠(yuǎn)控室的
34一科學(xué)之友 Friend of Science Amateurs 201 1年12月
工控機(jī)的畫面上。產(chǎn)生抬犁、落犁回訊信號(hào)的是Turck接近開關(guān)， 接觸器、過載保護(hù)器、面板安裝有就地控制按鈕、指示燈及控制
共 16個(gè)，每個(gè)犁刀對(duì)應(yīng)2個(gè)，要安裝在犁刀附近，由相應(yīng)的執(zhí)行 狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)等。
箱為接近開關(guān)提供220 V電源，當(dāng)接近開關(guān)感應(yīng)到被感體時(shí)即會(huì)
3 系統(tǒng)工作機(jī)理
輸出220 V電壓信號(hào)。我們要調(diào)整好接近開關(guān)的位置，使犁刀落、
抬到位時(shí)除好被接近開關(guān)感應(yīng)到，同時(shí)將信號(hào)傳輸?shù)絇LC上。當(dāng)
每個(gè)犁煤器均有3種控制方式：程序自動(dòng)控制、控制室遠(yuǎn)程
PLC接到相應(yīng)回訊信號(hào)為 1時(shí)，會(huì)判斷此時(shí)犁刀的落、抬犁狀態(tài)。 控制、手動(dòng)就地控制。就單一犁煤器來說，只能任選其一，不能兼
自動(dòng)、遠(yuǎn)程回訊信號(hào)是根據(jù)相應(yīng)的執(zhí)行箱上自動(dòng)，遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換開關(guān) 容。就地值班員必須將擬用較為復(fù)雜的程序控制方式的N個(gè)犁
所預(yù)置的位置而產(chǎn)生的，相應(yīng)回訊信號(hào)為 1時(shí)，PLC會(huì)判斷在何 煤器執(zhí)行箱的轉(zhuǎn)換開關(guān)預(yù)置到程控狀態(tài)(NI>2)，這時(shí)，PLC會(huì)對(duì)
種控制狀態(tài)，當(dāng)都不為 1時(shí)，PLC會(huì)判斷轉(zhuǎn)換開關(guān)處于就地控制
這幾個(gè)煤倉(cāng)進(jìn)入程序控制狀態(tài)。首先，PLC對(duì)所有在該控制狀態(tài)
狀態(tài)。 下的煤倉(cāng)的煤位信號(hào)進(jìn)行比較，它將選擇煤位最低的煤倉(cāng)進(jìn)行
2．4 工控機(jī)及通訊設(shè)備 配煤，向其發(fā)出犁刀落下的命令至收到落犁到位回訊，煤流進(jìn)入
可采用研華IPC工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，CPU為奔騰四1．6 GHz；
該煤倉(cāng)，煤位逐漸升高。待煤位信號(hào)升高至比新最低煤位高50 cm
內(nèi)存為512 MB；硬盤為 120 GB；顯示器為飛利浦 21”液晶顯示 時(shí)，系統(tǒng)會(huì)暫停向該煤倉(cāng)配煤，向其發(fā)出犁刀抬起的命令至收到
器，這些設(shè)備安放在遠(yuǎn)控室的控制臺(tái)上。
抬犁到位回訊，再向新最低煤倉(cāng)發(fā)出配煤指令。如此循環(huán)直至各
要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，現(xiàn)場(chǎng)的PLC(下位機(jī))與遠(yuǎn)控室的工控機(jī) 煤倉(cāng)都達(dá)到程序預(yù)設(shè)最高煤位?？刂剖疫h(yuǎn)程控制較為簡(jiǎn)單，就地
(上位機(jī))之間的通訊是必不可少的。只有工控機(jī)與PLC“通了 值班員把執(zhí)行箱轉(zhuǎn)換開關(guān)預(yù)置到遠(yuǎn)程控制檔位，遠(yuǎn)控人員在上
話”，工控機(jī)才能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制?？紤]到環(huán)境的干 位機(jī)的顯示界面上進(jìn)行監(jiān)控，以煤位信號(hào)為參考，按照配煤意
擾較大、屏蔽困難，距離又較遠(yuǎn)，本系統(tǒng)應(yīng)采用性能可靠的光纜 愿，用鼠標(biāo)對(duì)犁刀進(jìn)行控制。手動(dòng)就地控制則更為直接，轉(zhuǎn)換開
進(jìn)行通訊。它不但機(jī)械強(qiáng)度高、抗拉伸，而且可以保證數(shù)據(jù)在傳 關(guān)置于該位置后，由就地值班員用執(zhí)行箱的控制按鈕直接操控
輸過程中不失真。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂缴线€有一些輔助物，它們是 即可。值得說明的是，這3種控制方式在不同煤倉(cāng)運(yùn)用時(shí)并不沖
光纖模塊、接線盒、屏蔽雙絞線、Rj一45頭。光纖模塊又稱光電轉(zhuǎn) 突，例如：可用程序方式控制 1、2、3、4號(hào)煤倉(cāng)配煤，用遠(yuǎn)控方式
換模塊，是用來實(shí)現(xiàn)光、電信號(hào)互相轉(zhuǎn)換的。將各部分連接好，一 控制5、6號(hào)煤倉(cāng)配煤，用就地操作方式控制7、8號(hào)煤倉(cāng)配煤，實(shí)
端接在 PLC的以太網(wǎng)插口上，另一端接在工控機(jī)的網(wǎng)卡上。 現(xiàn)配煤方式的多元化。但是，有一點(diǎn)必須引起注意，由于犁刀落
就地執(zhí)行設(shè)備包括電動(dòng)推桿和執(zhí)行配電箱。電動(dòng)推桿直接 在輸煤皮帶上會(huì)給皮帶運(yùn)行增加很多阻力，因而，落下的犁刀不
支配犁刀的抬起、落下，是終端執(zhí)行器；執(zhí)行配電箱則負(fù)責(zé)操縱
得超過兩個(gè)。
電動(dòng)推桿，接入三相動(dòng)力電源，內(nèi)部安裝有自動(dòng)空氣開關(guān)、交流
Coal storage level measurement system with a combination of PLC for
automatic blending
Huang Yan
Abstract：To reduce the labor intensity of coal handling system，to reduce occupational hazards to their health hazards，automatic blending or the
remote control blending has been pressing．This paper introduces the blending system is the use of PLC control functions can be edited，based on
accurate coal-bit signal to achieve blending system of automation．Through the cable of communication，Can also be achieved remote monitoring
between the control room and on-site，control method to achieve diversity．
Key words：coal-bit signal；PLC；process control；automation；automatic blending
一 35—