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      基于PLC的皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究

      發(fā)布時(shí)間:2021-01-22 10:58:16 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

      2.緒論。
      某地煤礦熱電廠燃料準(zhǔn)備系統(tǒng)是由四級(jí)輸送帶組成的大型供熱和自備電廠發(fā)電燃料輸送系統(tǒng)。原系統(tǒng)采用繼電器-接觸器控制,電氣設(shè)備體積大,故障率高,維護(hù)工作量大,工作效率低。針對(duì)四級(jí)皮帶輸送機(jī)對(duì)自動(dòng)化控制要求較高的現(xiàn)狀,近年來采用可編程控制器(PLC)對(duì)其進(jìn)行技術(shù)改造,將其與接觸器控制相結(jié)合,解決了傳統(tǒng)繼電器接觸器控制中存在的許多問題??删幊炭刂破魇且杂?jì)算機(jī)技術(shù)為核心的通用自動(dòng)化控制設(shè)備,已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。該控制系統(tǒng)具有體積小,故障少,編程簡(jiǎn)單,接線簡(jiǎn)單,安裝維護(hù)方便,抗干擾能力強(qiáng),運(yùn)行安全可靠等特點(diǎn)。
      1.系統(tǒng)功能。
      1.1體系構(gòu)成。
      熱電廠裝機(jī)容量13000KVA,裝機(jī)容量4臺(tái)大型鍋爐,最小75噸,最大165噸,燃煤量大,輸送帶長(zhǎng),輸送控制級(jí)多,輸送控制保護(hù)鎖多。
      熱電廠供油系統(tǒng)主要由抓斗吊車、給煤機(jī)、皮帶輸送機(jī)、皮帶鼓風(fēng)機(jī)、除鐵器、刮板輸送機(jī)、篩分機(jī)、圓錘破碎機(jī)、煤位傳感器、鍋爐位置開關(guān)等組成。
      2.控制要求。
      熱電廠燃料準(zhǔn)備系統(tǒng),是一個(gè)大型皮帶輸送系統(tǒng),工作任務(wù)重,帶鍋爐多,煤耗高,上燃料經(jīng)濟(jì),可靠,準(zhǔn)確,及時(shí),直接關(guān)系到整個(gè)電廠的供電質(zhì)量和生產(chǎn)效益,因此,必須保證該系統(tǒng)在運(yùn)行期間的可靠性。
      請(qǐng)傳送帶輸送系統(tǒng)從最后一條傳送帶上按4,3,2,1順序啟動(dòng),加可靠的互鎖鏈。頭三條皮帶均為氣墊皮帶運(yùn)輸機(jī),啟動(dòng)前要求先啟動(dòng)各自的鼓風(fēng)機(jī),吹出皮帶,以減少皮帶運(yùn)行時(shí)的摩擦,如皮帶未啟動(dòng),則不允許啟動(dòng),皮帶與鼓風(fēng)機(jī)之間應(yīng)加鎖。四號(hào)配倉帶給鍋爐下料,由電動(dòng)推桿犁式卸料機(jī)進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)卸料控制。
      利用流量計(jì)傳感器,行程開關(guān),控制傳送帶的工作時(shí)間。為提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),采用集中自動(dòng)控制,在發(fā)生故障或特殊情況時(shí),采用人工控制。
      各等級(jí)皮帶上均裝有除鐵器,因煤中混有鐵器、易燃金屬等雜物,尤其是雷管,若與煤混合,易引發(fā)爆炸等危險(xiǎn)事故。引爆管外包有鐵皮,可對(duì)其進(jìn)行除鐵,防止引爆管等進(jìn)入鍋爐,造成事故,造成不必要的損失。因此除鐵器不開機(jī),皮帶不允許開機(jī),加上必要的連鎖店。
      輸送帶未開動(dòng),不允許振動(dòng)給煤,保證輸送帶空載啟動(dòng),如果給煤先開動(dòng),輸送帶將被大流量煤壓死,使輸送帶無法正常啟動(dòng)。類似地,振動(dòng)給煤機(jī)也不能啟動(dòng),不能啟動(dòng)抓斗起重機(jī)向給煤機(jī)送煤,否則就會(huì)壓死給煤機(jī),使其不能重載啟動(dòng)。
      振動(dòng)給煤機(jī)兩臺(tái),正常使用一臺(tái),備用一臺(tái),相互獨(dú)立不能同時(shí)運(yùn)行,要求加鎖。
      全皮帶運(yùn)輸機(jī)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)后,系統(tǒng)正常工作,采用自動(dòng)下料的工作方式,電動(dòng)推桿犁式卸料器動(dòng)作抬起與放下,由鍋爐的位置開關(guān)控制,自動(dòng)抬起與放下。當(dāng)發(fā)生故障時(shí),采用手動(dòng)下料的工作方式,加入一個(gè)手動(dòng)電葫蘆,使電動(dòng)推桿犁式卸料器動(dòng)作上升和放下。
      該系統(tǒng)要求皮帶按一、二、三、四的順序停止,皮帶上安裝有煤流傳感器,要求煤流傳感器的準(zhǔn)確度較高,當(dāng)煤流消失時(shí),通過煤流傳感器停止。首先停止給煤機(jī),再停止一號(hào)皮帶,按煤流走完的順序停止皮帶,上一級(jí)皮帶未走完,下一級(jí)皮帶不允許停止,不可誤動(dòng),并加必要的互鎖保護(hù)。
      既要考慮集中控制,又要考慮現(xiàn)場(chǎng)控制,以免現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)故障,無法停車,還要設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)故障停車開關(guān)。配備故障檢測(cè)和報(bào)警系統(tǒng),監(jiān)測(cè)皮帶運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行狀況,當(dāng)系統(tǒng)的某個(gè)部件出現(xiàn)故障時(shí),要有報(bào)警信號(hào),傳入控制室,運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備在集控室有指示燈,工作正常,指示燈亮,出現(xiàn)故障時(shí),指示燈閃爍,電鈴響,停止顯示。
      2.硬件設(shè)計(jì)。
      2.1氣墊皮帶運(yùn)輸機(jī)。
      本發(fā)明既可脫去通用帶式輸送機(jī)的支撐托輥,又可使用帶有氣室的盤槽。
      因?yàn)闅鈮|帶式輸送機(jī)沒有滾筒、承載托輥及其阻力,由盤槽上的氣孔向盤槽與輸送帶之間噴氣,形成非接觸支撐氣膜,通過盤槽時(shí)不會(huì)發(fā)生撓曲和摩擦,大大減少了摩擦損失,與槽形托輥輸送機(jī)相比,摩擦損失較小,摩擦損失較小。其功耗比普通皮帶輸送機(jī)低,且無需更換和維修托輥。盤槽與輸送機(jī)無接觸而損壞膠帶的現(xiàn)象,風(fēng)機(jī)維修費(fèi)用只是槽形托輥維修費(fèi)用的一小部分,控制設(shè)備也比較簡(jiǎn)單。
      2.PLC的選擇。
      采用PLC進(jìn)行控制,外設(shè)少,占用空間小,是一種很好的集控設(shè)備。FX2N系列PLC是三菱可編程控制器,它是一種小型機(jī),具有功能強(qiáng)、控制精度高、運(yùn)算速度快、控制性能好等特點(diǎn),能很好地實(shí)現(xiàn)集中控制和就地分散控制。
      輸入信號(hào)有啟動(dòng)、停止、煤傳感、南北向選擇、鍋爐位置、自動(dòng)出料、出料裝置、出料裝置、選煤裝置等20個(gè);輸出信號(hào)有振動(dòng)給煤機(jī)、皮帶鼓風(fēng)機(jī)、皮帶除鐵器、皮帶輸送裝置、棒篩、破碎機(jī)、刮板輸送機(jī)、出煤裝置、出煤裝置、故障報(bào)警、出煤/停機(jī)預(yù)報(bào)等42個(gè)。參考FX2N產(chǎn)品目錄和市場(chǎng)實(shí)際價(jià)格,選擇基本件FX2N-48MR(24人/24人出)和擴(kuò)展件FX2N-48ER(24人/24人出)。這種配置既能降低成本,又能保留足夠的余量,是比較經(jīng)濟(jì)的選擇。
      2.3流速傳感器。
      利用超聲波煤流傳感器(WAE)可以提供可靠的方法檢測(cè)煤流在傳送帶上的傳播。在給油系統(tǒng)上安裝,當(dāng)堵塞發(fā)生時(shí),傳感器提供可靠的報(bào)警信號(hào)。超聲煤流傳感器包括兩個(gè)部分:探頭傳感器和控制盒。為減小干擾信號(hào),在探頭傳感器內(nèi)裝有前置放大器,使煤流信號(hào)在送至控制部件之前得到增強(qiáng)。控制器包括必要的電子電路,繼電器,比較電路,以及顯示報(bào)警LED狀態(tài)的指示電路。調(diào)節(jié)與修正均在控制部分完成。
      在輸送帶流動(dòng)過程中,煤塊與探頭及煤塊之間的摩擦產(chǎn)生聲波。聲振幅度由壓電元件按比例轉(zhuǎn)換為電信號(hào),放大后傳送至控制部分。進(jìn)一步放大并濾除控制部分信號(hào)中與流量無關(guān)的干擾。輸入信號(hào)激發(fā)和維持了“煤流”狀態(tài)。這款超聲波煤流傳感器為煤流遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)提供了高可靠性和確實(shí)有效的方法。
      3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
      常用的PLC程序設(shè)計(jì)語言有梯形程序設(shè)計(jì)語言(LD)、順序功能程序設(shè)計(jì)語言(SFC)和功能塊程序設(shè)計(jì)語言(FBD),四級(jí)皮帶輸送機(jī)控制系統(tǒng)屬于典型的程序設(shè)計(jì)語言,因此主要采用順序功能程序設(shè)計(jì)。
      序函數(shù)圖主要采用步進(jìn)梯形指令的編程方式,為了便于編程,在程序中采用了大量的中間繼電器進(jìn)行程序的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換,同時(shí)也使用了大量的內(nèi)部定時(shí)器來完成延遲函數(shù)。
      3.1啟動(dòng)程序。
      第一步是準(zhǔn)備工作,將現(xiàn)場(chǎng)集中控制開關(guān)關(guān)閉,北線開關(guān)關(guān)閉,給煤機(jī)選擇開關(guān)關(guān)閉,要自動(dòng)卸煤,將自動(dòng)卸煤開關(guān)關(guān)閉,做好啟動(dòng)前的準(zhǔn)備工作。在完成了準(zhǔn)備工作之后,按下了駕駛按鈕,皮帶運(yùn)輸機(jī)在PLC的控制下,按照編寫好的程序一步一步的啟動(dòng)。
      3.2作業(yè)程序。
      全部設(shè)備啟動(dòng)后,皮帶輸送機(jī)開始正常運(yùn)煤工作,電推桿式自動(dòng)卸料裝置在鍋爐位置開關(guān)控制下自動(dòng)工作。
      3.3停止程序。
      運(yùn)行結(jié)束后,鍋爐注滿水,按停止鍵,然后傳送帶按程序逐漸停止。最終所有的設(shè)備都停下來,等待下一個(gè)工作開始。

      3.4失敗程序。
      四級(jí)輸送帶輸送機(jī)故障回路采用下降沿微分輸出指令,在設(shè)備正常工作時(shí)遇到上升沿失效,當(dāng)設(shè)備停止運(yùn)行時(shí),將其連接到故障繼電器線圈,使其產(chǎn)生故障輸出,故障報(bào)警,設(shè)備停止運(yùn)行。當(dāng)正常停車時(shí),由停車預(yù)知輸出斷開,使其失效,使其不誤報(bào)。
      如果運(yùn)行中發(fā)生故障,使某一設(shè)備不能正常運(yùn)行,只要該設(shè)備由于故障停止運(yùn)行,一下降,便會(huì)與PLC中的故障繼電器接通,故障線圈閉合,將運(yùn)行電路全部斷開,停止運(yùn)行,發(fā)出故障報(bào)警聲。等待故障解除并恢復(fù)正常。
      4.結(jié)論。
      總之,本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案不僅選用了成熟可靠的軟硬件,而且充分考慮了系統(tǒng)的擴(kuò)展性,符合控制管理一體化的趨勢(shì),為以后控制和管理功能的擴(kuò)展奠定了良好的基礎(chǔ)。該系統(tǒng)投入使用以來,運(yùn)行狀況良好,自動(dòng)化水平處于國內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)先水平,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
      其創(chuàng)新之處主要在于改用無輥筒、無托輥的氣墊帶式輸送機(jī),減少摩擦損耗,減少功耗;電氣控制采用PLC與接觸器相結(jié)合,解決了傳統(tǒng)繼電器接觸器控制的許多問題,提高了系統(tǒng)的抗干擾能力,降低了故障率,使運(yùn)行安全可靠。

       

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