裝煤車托煤底板控制系統(tǒng)改造

李 健

(山西焦煤集團(tuán)五麟煤焦開發(fā)有限責(zé)任公司，山西汾陽032200)

1 概述

裝煤車的電控系統(tǒng)分為走行控制及裝煤控制兩部分。①走行控制。通過變頻器控制4 臺走行電機進(jìn)行正反向運轉(zhuǎn)，達(dá)到拖動裝煤車走行的目的。②裝煤控制。通過操作手柄、調(diào)擋接觸器、變阻箱、凸輪限位及多個感應(yīng)器等電器元件對裝煤主電機進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，從而控制托煤底板的行進(jìn)速度及行進(jìn)距離，達(dá)到將原料煤餅裝入碳化室的目的。

裝煤過程主要由托煤底板低速啟動、托煤底板高速前進(jìn)、托煤底板前進(jìn)微速、托煤底板前行到位、托煤底板鎖閉、托煤底板回退、托煤底板二次高速回退、托煤底板回退到位幾個步驟組成。

控制要求。裝煤過程各關(guān)鍵點控制必須保證可靠、靈敏;托煤底板行程在工況不變的情況下必須固定;托煤底板行程需要調(diào)節(jié)時，必須快速、便捷、準(zhǔn)確;控制系統(tǒng)維護(hù)方便、維護(hù)不能太過頻繁，并且維護(hù)技術(shù)要求不能過高。

2 主要改造項目

原先使用的托煤底板控制系統(tǒng)為凸輪限位控制系統(tǒng)。利用凸輪限位控制中間繼電器的吸合及斷開來控制托煤底板的運行過程和行程。但是由于生產(chǎn)需要每天中間繼電器吸合斷開的次數(shù)多達(dá)300 ～500 次，平均3 個月左右就需要更換中間繼電器，維護(hù)成本較高，并存在較大的安全隱患，而且當(dāng)工況變化需要調(diào)節(jié)托煤底板走行距離時，凸輪限位調(diào)節(jié)非常不方便，熟練維修工人也需要1 個多小時的調(diào)節(jié)時間，而新維修工人根本無法調(diào)節(jié)。為了減少維護(hù)成本，保證設(shè)備的運行可靠性，我們使用了單個傳感器和PLC 解決了上述問題。

1)用我車間現(xiàn)有材料(西門子S200 PLC，施耐德傳感器，指示燈等)代替了原來的控制系統(tǒng)。

2)在編寫程序時，運用加減計數(shù)器、比較器等PLC 自帶功能來實現(xiàn)單傳感器控制，大大節(jié)約維護(hù)成本，減少發(fā)生故障的環(huán)節(jié)。

3 設(shè)計思路

由于原控制系統(tǒng)環(huán)節(jié)較多，發(fā)生故障的節(jié)點較多，并且故障發(fā)生后檢查步驟繁瑣，因此要求新的控制系統(tǒng)盡量減少中間環(huán)節(jié)。經(jīng)過認(rèn)真觀察現(xiàn)場，決定通過運用PLC 自帶的加減計數(shù)器、比較器及計時器等功能來實現(xiàn)現(xiàn)場單傳感器控制。去除中間繼電器等環(huán)節(jié)，直接將現(xiàn)場傳感器信號傳回PLC 內(nèi)部進(jìn)行分析處理，達(dá)到控制托煤底板走行的要求。

4 新PLC 系統(tǒng)的應(yīng)用

托煤底板的走行是通過電動機、減速機、齒輪鏈條等元件來實現(xiàn)的。在工況不變的情況下，托煤底板的走行距離是不會變化的，那么托煤底板主軸齒輪旋轉(zhuǎn)角度就是固定的，因此只需要對主軸齒輪進(jìn)行準(zhǔn)確的計數(shù)就可以實現(xiàn)對托煤底板的行程進(jìn)行控制。我們觀察現(xiàn)場后決定將傳感器安裝于主軸齒輪側(cè)方，通過感應(yīng)主軸齒輪齒尖來進(jìn)行計數(shù)。

1)托煤底板前行控制。在托煤底板前進(jìn)的過程中，主軸齒輪齒尖每通過一次傳感器，PLC 內(nèi)部計數(shù)器數(shù)值“+1”，并將這一數(shù)值于預(yù)先設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)數(shù)值大于或等于“前行減速”數(shù)值時，PLC 輸出前行減速信號，控制裝煤主電機減速;當(dāng)數(shù)值大于或等于“前行到位”數(shù)值時，PLC 輸出前行到位信號，控制裝煤主電機停車，完成托煤底板前行過程。

2)托煤底板后退控制。在托煤底板前行到位后，對托煤底板進(jìn)行后退操作。后退過程中主軸齒輪齒尖每通過一次傳感器，PLC 內(nèi)部計數(shù)器數(shù)值“-1”，并將這一數(shù)值于預(yù)先設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較。當(dāng)數(shù)值小于或等于“二次減速”數(shù)值時，PLC輸出二次減速信號，控制裝煤主電機減速;當(dāng)數(shù)值小于或等于“二次到位”數(shù)值時，PLC 輸出二次到位信號，控制裝煤主電機停車;當(dāng)數(shù)值小于或等于“后退減速”數(shù)值時，PLC 輸出后退減速信號，控制裝煤主電機減速;當(dāng)數(shù)值小于或等于“0”時，PLC輸出“后退到位”信號，控制裝煤主電機停車。完成托煤底板后退過程。

5 實際應(yīng)用中出現(xiàn)的問題及處理方法

1)當(dāng)新控制系統(tǒng)運用于現(xiàn)場后，我們發(fā)現(xiàn)由于每個操作人員的操作手法不同(加減檔位的時間不同)等原因，總會出現(xiàn)些許偏差。發(fā)現(xiàn)這一問題后，我們對系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)。在“后退到位”的位置加裝一個傳感器進(jìn)行計數(shù)器清零操作。當(dāng)“清零傳感器”感應(yīng)時，前進(jìn)過程計數(shù)器不進(jìn)行計數(shù)。

2)在一些特殊情況下(前進(jìn)或后退過程中出現(xiàn)狀況停車后再啟動等)計數(shù)出現(xiàn)錯誤。觀察后發(fā)現(xiàn)是由于慣性的原因所產(chǎn)生的。因此，我們在程序中把原來的手柄操作信號改為手柄接通延時或手柄斷開延時信號，解決了這一問題。

3)在一段時間的運行中，發(fā)現(xiàn)由于齒輪較大且操作人員手法不同，運行行程精度誤差較大。因此，我們重新設(shè)計制作了太陽輪感應(yīng)裝置(其感應(yīng)點為36 個點，比原來的齒輪感應(yīng)點多一倍)，并對其進(jìn)行同軸安裝，大大提高了運行精度，完全達(dá)到了生產(chǎn)需求。

4)在運行一段時間后，我們?yōu)楸ＷC設(shè)備安全運行又加裝了限位指示燈及安全傳感器，齒尖每經(jīng)過一次傳感器指示燈就會閃爍一次。當(dāng)指示燈不發(fā)生閃爍時，操作人員立即停止操作，通知維修人員進(jìn)行維修。安全傳感器加裝在行程傳感器前方，其計數(shù)設(shè)定數(shù)值為行程傳感器數(shù)值“+1”，當(dāng)安全傳感器達(dá)到預(yù)設(shè)數(shù)值時，托煤底板強制停車。這樣就大大減少了托煤底板頂撞爐門事故發(fā)生的可能性。

5)在經(jīng)過兩次工況變化行程調(diào)整后，發(fā)現(xiàn)大幅度調(diào)整行程精度略差，經(jīng)過觀察、研究，決定在程序中添加計時器，用計時器和計數(shù)器配合調(diào)整行程。計時器最大計時2 s，當(dāng)需要調(diào)整行程時先調(diào)節(jié)計時器，當(dāng)計時器調(diào)節(jié)到2 s 后仍然不能達(dá)到要求，則調(diào)節(jié)一次計數(shù)器(“+1”或“-1”)，并將計時器調(diào)節(jié)為0。經(jīng)過這一改動，調(diào)節(jié)精度達(dá)到10 mm，完全符合生產(chǎn)需求。

6 新舊系統(tǒng)比較

和原先的系統(tǒng)相比較，新的系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:①新系統(tǒng)由于中間環(huán)節(jié)少，故障排除簡單明了。②新系統(tǒng)托煤底板行程調(diào)節(jié)簡單方便。③新系統(tǒng)穩(wěn)定性好，維護(hù)方便。④新系統(tǒng)成本低廉，配件容易購買。

7 應(yīng)用效果

從設(shè)備調(diào)試投入運行至今的情況來看，由于中間環(huán)節(jié)減少，電氣設(shè)備故障率下降，處理故障的速度也提高。主要設(shè)備無損壞，降低了維護(hù)成本。極大提高了我廠的焦炭生產(chǎn)能力。

8 投入成本

本控制系統(tǒng)成本低廉:①西門子S7 -200 PLC 擴展塊1 塊/3 000 元。②施耐德傳感器2 個/2 000 元。③圖瑞克傳感器1 個/1 000元。

9 結(jié)語

本控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)凸輪限位控制系統(tǒng)比較，降低了維護(hù)強度，減少了托煤底板行程調(diào)節(jié)難度和時間。本控制系統(tǒng)與行程控制器控制系統(tǒng)比較，降低了維護(hù)成本，并且維護(hù)技術(shù)相對更加簡單，即使是新維修工人，經(jīng)過一次講解也可以很好的進(jìn)行維護(hù)、調(diào)整。

本系統(tǒng)如果加入觸控屏或手操器將更加方便使用。