皮帶機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化

陳新俊

（金牛天鐵煤焦化有限公司，河北涉縣 056404）

皮帶機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化

陳新俊

（金牛天鐵煤焦化有限公司，河北涉縣 056404）

針對(duì)皮帶機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，對(duì)其進(jìn)行改造，將PLC自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用到皮帶機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)中。介紹了PLC在皮帶機(jī)中的應(yīng)用方法。實(shí)際運(yùn)行表明，改造后提高了皮帶機(jī)操作的可靠性、準(zhǔn)確性、安全性，減輕了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免了誤操作，提高了工作效率，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

皮帶機(jī) 自動(dòng)控制系統(tǒng) 優(yōu)化

1 引言

金牛天鐵煤焦化有限公司備煤車間是為2×60孔JNX70-2型頂裝焦?fàn)t制備裝爐煤，日處理煉焦煤料約6 123 t（含水分～10%），年處理煤量～222萬t（濕）。各單種煤經(jīng)帶式輸送機(jī)輸送。皮帶機(jī)在備煤車間主要完成物料的輸送任務(wù)。多年以來一直采用的是電氣控制系統(tǒng)，即接觸器-繼電器控制。傳統(tǒng)的接觸器-繼電器控制系統(tǒng)雖然有較好的抗干擾能力，但也存在著設(shè)備連線復(fù)雜且觸點(diǎn)在開關(guān)時(shí)容易受電弧損害，可靠性及穩(wěn)定性差、故障排除困難等缺點(diǎn)。而且，各電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)均為手動(dòng)，有時(shí)同時(shí)啟動(dòng)幾臺(tái)皮帶機(jī)，造成啟動(dòng)峰值電流過大，引起負(fù)荷開關(guān)跳閘。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，為適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)發(fā)展的要求，對(duì)皮帶機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造。將PLC自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用到皮帶機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)中，提高了運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性，降低了故障率。

2 改造前皮帶機(jī)運(yùn)行存在的問題

改造前皮帶系統(tǒng)的部分連鎖點(diǎn)只是在電氣回路里有連鎖控制，沒有接入PLC控制系統(tǒng)。當(dāng)皮帶機(jī)非正常停機(jī)時(shí)，上位畫面沒有故障點(diǎn)顯示，必須查找故障點(diǎn)逐項(xiàng)排除，不但為排除故障、解決問題帶來了一定的困難，而且還影響了正常生產(chǎn)。

由于強(qiáng)電的干擾產(chǎn)生部分虛假信號(hào)，這些虛假信號(hào)會(huì)嚴(yán)重影響皮帶的正常運(yùn)行。

在啟動(dòng)皮帶機(jī)時(shí)，因皮帶的瞬間打滑，經(jīng)常出現(xiàn)皮帶還沒啟動(dòng)完畢就停止運(yùn)行的現(xiàn)象。

為了減少非正常停機(jī)及為檢修帶來的不便，對(duì)皮帶系統(tǒng)進(jìn)行了改造。

3 改造方案

3.1 改造后皮帶機(jī)運(yùn)行的控制要求

根據(jù)皮帶機(jī)完成輸送任務(wù)的不同和生產(chǎn)工藝的要求，分成前部和后部?jī)商卓刂葡到y(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)改造后要求各系統(tǒng)能夠獨(dú)立運(yùn)行，互不影響。各系統(tǒng)皮帶機(jī)按順序啟動(dòng)，逆序停止。當(dāng)每條皮帶發(fā)生故障時(shí)，該皮帶和前面的皮帶立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，而后面的皮帶則待料運(yùn)完后停止，各皮帶機(jī)要能夠?qū)崿F(xiàn)跑偏保護(hù)（輕跑偏報(bào)警、重跑偏自動(dòng)停機(jī)）、打滑保護(hù)、堵料保護(hù)、撕裂保護(hù)、拉繩保護(hù)等。當(dāng)出現(xiàn)其中的任何一種故障時(shí)，畫面都會(huì)顯示并且自動(dòng)停機(jī)，起到保護(hù)皮帶、方便檢修的作用。同時(shí)還設(shè)計(jì)了緊急停機(jī)開關(guān)（有突發(fā)事故時(shí)使用）、停止開關(guān)和事故開關(guān)，改造后的系統(tǒng)要求既能集中控制，又能實(shí)現(xiàn)各皮帶機(jī)旁手動(dòng)控制。

3.2 皮帶機(jī)的控制原理

3.2.1 PLC控制系統(tǒng)配置

由于備煤車間皮帶多，生產(chǎn)戰(zhàn)線長(zhǎng)，所以在主控室設(shè)置主站，結(jié)合生產(chǎn)設(shè)備及配電室實(shí)際的分布情況設(shè)置了多個(gè)分站及遠(yuǎn)程分站。各分站之間用DP線連接，各遠(yuǎn)程分站與主站之間采用光纜通訊，主站與上位機(jī)之間采用TCP/IP協(xié)議通訊，保證了數(shù)據(jù)的可靠傳輸，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。PLC控制系統(tǒng)配置見圖1。

圖1 PLC控制系統(tǒng)配置圖

3.2.2 皮帶機(jī)主回路控制原理

拖動(dòng)皮帶機(jī)的電動(dòng)機(jī)采用接觸器控制，用熱繼電器進(jìn)行過電流保護(hù)，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)裝有液壓制動(dòng)器來防止電動(dòng)機(jī)突然停電導(dǎo)致皮帶重負(fù)荷倒轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行信號(hào)、熱繼的故障點(diǎn)信號(hào)接入PLC系統(tǒng)，一旦運(yùn)行信號(hào)丟失或熱繼的故障信號(hào)到來，PLC系統(tǒng)就會(huì)輸出停機(jī)信號(hào)，電動(dòng)機(jī)就會(huì)自動(dòng)停機(jī)，避免堆料或設(shè)備被破壞等情況。當(dāng)每條皮帶發(fā)生故障時(shí)，該皮帶和前面的皮帶立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，而后面的皮帶則待料運(yùn)完后停止。

3.2.3 皮帶機(jī)控制回路原理（見圖2）

圖2 皮帶機(jī)控制回路原理圖

皮帶機(jī)控制能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)控制和自動(dòng)集中控制?，F(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制在皮帶機(jī)旁操作，自動(dòng)集中控制在集控室通過上位機(jī)進(jìn)行操作。

手動(dòng)啟動(dòng)：手動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)控制時(shí)把轉(zhuǎn)換開關(guān)打到①-②位置，按啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)皮帶機(jī)。

自動(dòng)啟動(dòng)：自動(dòng)集中控制時(shí)把轉(zhuǎn)換開關(guān)打到③－④，在上位機(jī)的操作畫面上順序啟動(dòng)皮帶機(jī)。啟動(dòng)時(shí)，電鈴先響，如果現(xiàn)場(chǎng)有人，聽到鈴響后自動(dòng)躲開以免發(fā)生事故，鈴響3 min后，前一級(jí)皮帶機(jī)啟動(dòng)，到達(dá)延時(shí)時(shí)間后，后一級(jí)皮帶機(jī)才能啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)順序延時(shí)啟動(dòng)。

停止：手動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)控制時(shí)按停止按鈕或把手、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)打到零位都可以停止皮帶機(jī)；自動(dòng)集中控制時(shí)把手、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)打到零位或在計(jì)算機(jī)上用PLC程序停止皮帶機(jī)。停止時(shí)，后一級(jí)皮帶機(jī)先停止，到達(dá)延時(shí)時(shí)間后，前一級(jí)皮帶機(jī)才能停止，實(shí)現(xiàn)逆序延時(shí)停止。

緊急停止：當(dāng)發(fā)生特殊緊急情況時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)按下急停按鈕，在手、自動(dòng)狀態(tài)下皮帶機(jī)都能實(shí)現(xiàn)緊急停車。在計(jì)算機(jī)操作畫面也設(shè)有急停按鈕，自動(dòng)集中控制時(shí)能起到緊急停車作用。按下急停按鈕皮帶就會(huì)立刻停止運(yùn)行，從而保證了人身及設(shè)備的安全。

通過PLC編程可實(shí)現(xiàn)多種控制方式。如：生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)可設(shè)置為順序啟動(dòng)，逆序停止多機(jī)聯(lián)鎖運(yùn)行方式。設(shè)備檢修時(shí)可設(shè)置為單機(jī)非聯(lián)鎖運(yùn)行方式。

3.2.4 PLC輸出、輸入點(diǎn)（見圖3）

圖3 PLC輸出、輸入點(diǎn)

為了解決由于皮帶瞬間打滑引起的皮帶停運(yùn)，在程序里增加了一個(gè)10 s延時(shí)的判斷。只有當(dāng)打滑信號(hào)超過10 s后，皮帶才會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行，解決了一啟即停的問題。

3.2.5 多重保護(hù)

在皮帶機(jī)啟動(dòng)或運(yùn)行過程中，遇到事故或突發(fā)事件時(shí)，只要按緊急停止按鈕或拉動(dòng)事故拉繩開關(guān)，皮帶機(jī)就會(huì)停止工作。當(dāng)皮帶輕度跑偏時(shí)，輕跑偏開關(guān)動(dòng)作發(fā)出警報(bào)信號(hào)。當(dāng)皮帶重度跑偏時(shí)，重跑偏開關(guān)動(dòng)作，使皮帶機(jī)停止工作。當(dāng)皮帶機(jī)過載時(shí)，熱繼電器FR動(dòng)作使皮帶機(jī)停止工作。

4 結(jié)束語

與按鈕開關(guān)控制系統(tǒng)相比較，PLC控制系統(tǒng)增加了監(jiān)控診斷功能，具有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、故障率低、安全性好、準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)，節(jié)省了人力，減少了因人為的誤操作而造成的故障，從而提高了工作效率，并相對(duì)提高了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。

皮帶機(jī)用PLC控制的方法是切實(shí)可行的。通過實(shí)踐運(yùn)行，證明了皮帶機(jī)采用PLC控制能大大地提高皮帶機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性、安全性，極大地減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并使操作更加簡(jiǎn)便，用戶更加滿意。該操作系統(tǒng)對(duì)于工廠皮帶機(jī)具有廣泛的推廣使用價(jià)值。

Optimization of Belt Conveyer PLC Automatic Control System

Chen Xinjun
(Jinniu Tiantie Coking Company Limited,She County, Hebei Province 056404)

In order to solve the problems occurring during belt conveyer running,modification was made to apply PLC automatic control technology to conveyer running.PLC utilization method for belt conveyer is explained.Practice shows that after modification the reliability,accuracy and safety of belt operation are improved;the operator's labor strength is lightened; misoperation is avoided;working efficiency is raised;good economic benefit is achieved.

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陳新俊，女，工程師，2008年1月畢業(yè)于天津理工大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)在金牛天鐵煤焦化有限公司從事熱工儀表維護(hù)工作。

（收稿 2012－04－10 編輯 潘娜）