PLC控制技术在原煤运输系统中的应用.pdf

第 2期 2 0 1 5年 6月 水力采煤与管道运输 HYDRAUL I C C 0AL MI NI NG P I P EL I NE T RANS P ORTA TI ON No． 2 J u n ． 2 0 l 5 D O I 1 0 ． 1 4 1 8 7 ／ j ． c n k i ． c n l 31 1 8 5 ／ t n ． 2 0 1 5 ． 0 2 ． 0 0 7 P L C控 制 技 术在 原 煤 运 输 系统 中的应 用 高志霞 冀 中能源股 份有 限公 司 东庞 矿洗 煤准 备队 ， 河 北 内丘 0 5 4 2 0 1 摘 要 通过 对 东庞矿原煤 线现 有设备 控制 系统 的分析研 究 ， 查找 系统存 在的 问题 关键 ， 采 用先 进 的 P L C集 中控制理论技 术 ， 结合 实际生产 需要 ， 对原 系统进行 全 面优化升级 ， 实现全线设备 远程监控 、 集 中控制 ， 提 高 系统运行稳定性、 可靠性 。 关键词 P L C； 控 制 ； 监测监控 ； 原煤运输 中图分类号 T D 6 5 3 文献标志码 B文章 编号 1 0 0 60 8 9 8 2 0 1 5 O 20 0 2 10 4 1现状分析 原煤运输线 是矿井 生产 的咽喉要 道 ， 直 接制 约 主井 提 升。原控 制 系 统为 就地 继 电器 联锁 控 制 ， 采用 继 电器 接点 控制 交流 接触 器 线 圈 ， 靠人 工就 地操作 ， 故 障点多 ， 且故 障判 断查找 困难 ， 处 理事 故时间长 。由于设备 间存在 连锁关 系 ， 只要 一 台设 备 出 现故 障 ， 就会 影 响整 条线 生产 ， 经 常 出现因机 电事故 而影 响生产 的情 况。 随着 自动 化技术和计算机技术 的迅 猛发展 ， 煤矿原 煤运 输 集 中监控 系统 已得 到 了广泛应 用 ， 该 系统 具有 可 靠性高、 故障率低、 保护齐全等特点 ， 可提高生产 效率 ， 为此 ， 对 原控 制 系统进 行 了全 面 的 自动 化 设计和 改造 。 2系统 组 成 监测监控 系统 主要 包 括两部 分 监 测控 制和 监视 。监测控 制 部分 是通 过 监控 室 操 作计 算 机 结合 P L C采集现场设备信息下达相应控制命令 ， 实 现设 备控 制 ； 监视 部分 通过 工业 电视 系统 ， 把 现场设备视频图像清晰地反映到监控室大屏幕 上 ， 操作 员可直观地 了解现场设备 的运 转情况 。 监控系统采用 现场 总线 连接 主控 P L C、 远程 I ／ O分站和 D P接 口设 备。主控 P L C与操 作监控 计算 机和 调度 控 制 网之 间 的连接 通 过工 业 以太 网 ， 在 它们 的协 同工作 下 ， 完 成整个 地 面 生产 系 统的集 中控 制 。生 产 系统 控制 方 式有 远 程 集 中 控制 、 就地联锁控制 、 就地 检修 连锁解 除控制 ， 采 用远程 集 中控 制 为 主 ， 就 地 操 作 为辅 的 控 制 方 式 。控制模式采用 双机 环 网热 备 ， 确保 了整个 控 制系统的稳定和可靠性 ， 与供配电系统 、 工业 电 视 系统 、 调度 广播 通讯 系统密 切配 合 ， 实 现整 个 生产过程 监视监控 自动化 。 2 ． 1 上位机 上位机组 态 软件 选用 德 国 S I E ME N S公 司的 最新 实时监控组态软件 Wi n C C 6 ． 0 包 括开 发版 一 套、 运行版一套 ， 工作于 Win d o w系统平台， 实 现图形监控、 动态图形显示、 历史数据采集管理、 状态趋势图、 自诊断、 报警等诸多功能； 提供多种 数据接 口 O D B C、 O P C、 D DE ， 实 现 数 据 的共 享 与传播 。操 作计 算 机选 用 2台 ， 实现 双 机 互备 ； 集控室工控计算机设备采用 U P S电源供电， 保证 系统稳定 、 可靠 的运行 。 2． 2 P L C P L C控制设备采用德国 S I E ME N S公司 s 7 3 0 0系列 的高端大 中型 P L C， 采用双机环 网热 备 ， 主从分 站 的分 布模 式。P r o fi b u s D P的现 场 工 业 总线实 现 主从分 站 之 间 的数据 高速 稳定 的实 时 交换 ， 极 大的提高了整个 系统 的稳定性 和可操 作 性 。P L C控 制 系统 监测 监 控 范 围包 括原 煤 线 生 产系统的全部机电设备及现场 的检测计量仪器 仪 表。根据现场设备及 配 电点 的分 布情况 ， 采 用 主从远 程分站型系统结构 ， 在 2 O配 电室 、 2 3配 电 室设 置 P L C主 站 ， 2 1配 电室 、 2 2配 电室 、 堆取 料 机和 2 6 5破碎机各设一个远程 I ／ O从站 。P L C模 块配置如表 1所示 。 P L C的 C P U电源模块采 用 U P S供 电 ， 保证控 制系统程序运 行 的稳 定 、 可靠 。在各 主站和分站 设置 P L C控制 柜 ， 柜 内安装 P L C控 制模 块 、 工业 级 2 4 VD C开关 电 源 、 I ／ O分 站模 块 及 隔离 继 电 器 ， 所有远程分 站电源 由交流净 化稳压 电源统 一 提供 ， 保证了整个控制系统操作的稳定性和可靠 性。所有开关量输出信号均经继电器隔离 ， 隔离 继 电器选用 优质插拔式 万能 继 电器 ， 该 继 电器带 21 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5年 6月 水 力采煤 与 管道运 输 第 2期 2 ． 3 现场控制及 检测 现场设备配置 就地控 制箱 ， 主要作 用是 提供 灵活 的控制功 能 ， 可手 动就地开 车。控制箱 上有 启动 、 停 止 、 急停 按 钮 ， 该 设 备 由集 控 系 统 控 制 时 ， 现场不可 以开车 ； 当“ 就地” 方式 时 ， 设 备 由岗 位操作人员就地控制 ， 设备之间有联锁关系； 当 “ 检修 ” 方式时 ， 可单机开停 ， 设 备之间不联锁 。 控制箱 防护等级 I P 5 6 ， 配置如表 2所示 。 仓位测量 选 用西 门子公 司 的 L R 4 0 0雷达 物 位计 ， 主要用于连续测量煤仓 的煤位 。原煤仓 安 表 2就 地控 制箱 的配置 类 型 数量／ 个 单设备就地控制箱 多设 备就地 控制 箱 给煤 机就地 控制 箱 变频给煤机就地控制箱 2 5 6 1 6 1 2 装 2台 ， 外调煤仓 安装 3台。皮带秤 选用拉姆 齐 电子皮 带 秤 ， 分 别 安 装 在 2 1 0皮带 机 、 2 2 8皮 带 机、 2 6 5皮带机， 共 3台， 各设备保护齐全 ， 操作方 便灵活 ， 系统运行稳定 ， 事故少 ， 如表 3所示 。 表 3 皮带秤安装情况 I D 设备名称 带宽／ m m 带长／ m运输量／ t h - 1 拉绳 跑偏 失速 堆煤 纵撕 2 0 1皮带8 0 0 2 0 2皮 带8 0 0 2 0 7手 选皮 带 l 0 0 0 2 0 5捡 杂皮 带 1 0 0 0 2 1 O皮带 1 2 0 0 2 2 8皮带 1 2 0 0 2l 1仓上 行走皮 带 1 2 0 0 2 2 9皮带 1 2 0 0 2 3 2可 逆皮 带 1 0 0 0 2 3 3皮带 l 0 0 0 2 3 4皮带 1 0 0 0 2 2 9 A皮 带 1 0 0 0 2 3 0皮带 1 0 0 0 2 4 7皮带 1 0 0 0 2 4 8皮带 1 0 0 0 2 6 4皮带 1 0 0 0 2 6 5皮带 1 0 0 0 2 4 4皮带 1 0 0 0 2 3 1堆取 料机 臂皮带 1 0 0 0 2 4 9刮板 1 2 0 0 2 3 5刮板 1 4 0 0 小计 56． 95 56． 95 3 0 2 5 1 5 4 1 O1 1 2 72． 6 2 00 5 5 8． 4 8 0 48． 6 68 7 0 5 5 2 0 l 0 22 21 7 28 0 28 0 2 O O1 30 0 56 0 5 00 5 00 50 0 3 0 0～60 0 5O 0 5 00 5 00 50 0 50 0 50 0 50 0 50 O 5 0 0 5 0 0 60 0 90 0 4 4 7 0 l 1 l 7 2 1 2 l 1 1 9 9 2 2 8 6 2 4 8 4 2 4 2 4 4 4 4 4 2 1 1 4 3 l 1 4 1 1 2 1 2 2 2 2 1 1 l 1 ● 2 ， 4 6 9 m H 2 “ 加 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5年 6月 水力采 煤 与管道 运输 第 2期 3系统实现 生产集 中控制 系统有 三种控 制操 作方式 ， 即 控制室集 中控制操作、 现场单机就地操作、 现场 单机就地检修操作。控制室集中操作方式是该 系统的主要操作方式 ， 现场单机就地和检修操作 方式主要用于设备的调试和维护及 紧急情况下 的设 备控制。 集 中控 制操 作 方 式 即通 过 计 算机 键 盘 或 鼠 标 ， 结合计算机人 机界面 ， 选择 适合 的工艺 流程 ， 实 现选 定 的流程 内工 艺设 备 的 自动 起 、 停 逆煤 流 启系统 、 顺煤 流停系统 。此种方 式下 ， 设备 之 间存 在联 锁关 系 。现 场设 备 附 近均 设 置就 地操 作控制箱， 实现单 台设备的起停控制， 该操作方 式 主要供单机调 试 、 维护使用 。 在起动过程中， 如果正在启动的设备发生故 障， 则该设备 的上游设备不再起动， 起动过程暂 停 ， 并弹出提示对话框。待查清故障原 因后， 由 操作人员决定是等待故障排除后继续起动或终 止本 次流程。 1 正常停车功能 在作业完成后 ， 停止该作 业 流程 ， 停止顺序 为顺煤 流方 向逐 台延 时停止各 设 备。 2 故障停车功能 当现场的故障检测、 保护 装 置动作 以后 ， 故 障设备 以及煤 流上游设 备立 即 停止运行 。 3 紧急停车功能 出现紧急情况 时 ， 按 下 电 脑 屏幕画面上的模拟 紧急停 止按钮 ， 所 有设备 立 即停止运行 。 4 预告功能 现场设备起动前和起动过程 中， 系统 自动通过扩音 喇叭 向现场发 预告语 音信 息。 5 保护及故障报警功能 ①当设备发生启 车故 障 时 ， 起 车过程 暂停 ， 操作 计算 机屏 幕 上发 出相应的文字语音报警信号； ② 当系统发生故障 停车或传感器监测点报警 例 堆煤 、 跑偏、 欠速、 过流 、 停 电等 时 ， 系统发 出声 光报 警 ， 系统 自动 根据报警的设备和部位作出相应的停机处理 根 据预先设 定 的报警 级别 进行 处理 ， 避免 故 障 的 发生 和扩 大 ， 操作计 算机屏 幕上 同时发 出相 应 的 文字语音报警信号 ； ③系统能 自动显示、 记录或 打 印故 障性 质 、 故 障地点及发 生故 障的时间 。 24 6 数据 采集 功 能 系统 通过 P L C及 R S 4 8 5 总线通讯 网络可方 便地采集 现场 的设备 开／ 停及 故 障状态 、 设 备 的 电压 电流 电量 、 煤仓 煤位 等 实 时数据 ， 统 计 主要设 备 运行 时 间 为安排 设 备检 修提供参考依据 、 故障状态等， 实时数据参与系 统控制 。 7 报表系统功能 显示设备运行 时间 、 状态 数据 ； 保存故 障报警信息 ； 记 录设 备 电流 、 电压数 据 。 8 产量统计 以上信息生成班组 报表 、 周报 表 、 月报 表及 年报 表 ， 其 中设 备运 行 时间状 态数 据 、 设 备电流电压数据定期 储存 ， 故 障报警 信息 、 产量统计 等数 据永 久 保存 。各组 数 据生 成 实 时 曲线和历史曲线 ， 以备生产 、 管理需求。 9 网络发布 利用组态工具 的 WE B发布 功 能， 通过矿井网络系统， 将设备运行时间、 状态数 据 、 故 障报警 信 息 、 各数 据 实时 曲线 等上传 至 矿 调度及 局 调度 ， 便 于监 视 生产 运行 状态 ， 及 时 妥 善处 理事故 。网络发 布不参 与控制 ， 即只能监视 不能操作设备运行 。 1 0 系统管 理 为 确保 安全 生产 ， 集 控软 件 设 置用户登陆界面 ， 对不 同登 陆人员设 置不 同的 权限， 并对登陆人员做操作记录 ①管理员用户， 能监视设备运行状态 、 操作 设备运 行 、 修改 工艺 ； ②操作员用户 ， 能监视设备运行状态、 操作设备 运行； ③普通用户， 能监视设备运行状态； ④非法 用户 ， 不能登陆 。 4 结 论 东庞矿原 煤 线 现有 设 备控 制 系统 采 用 先 进 的 P L C集 中控制理论技术 ， 替代传 统 的继 电器控 制系统， 对原系统进行全面优化升级 ， 实现全线 设备 远程 监控 、 集 中控制 ， 提高 了 系统运 行 的稳 定性和可靠性 。 作者简介 高志 霞 1 9 6 4 一 ， 女 ， 河北省 南宫 市人 ， 工程 师 ， 从 事选 煤 生 产 管理 工作 。 E ma i l g z x1 9 62 1 2 6．c o rn Te l 0 31 9 2 0 83 2 76 收稿 日期 2 01 552 8 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m