PLC在煤化工输煤程控系统中的应用

【摘要】本文结合某煤化工项目中使用PLC控制系统的输煤系统其上煤、配煤流程，对PLC控制系统的程序运行方式、主要功能，以及相关设备的选择等方面进行了详细的介绍。

【关键词】PLC；程控；输煤

传统的输煤系统，是以接触器、继电器以及人工手动方式为基础的半自动的运行系统，输煤系统现场的环境非常恶劣，既对操作人员的人身安全和建康造成一定的损害，又经常出现传输皮带撕裂、跑偏、煤堵塞等问题，导致相关项目的生产效率大大降低。本文结合某煤化工项目中输煤系统的上煤、配煤流程，对PLC控制系统其功能和作用进行了详细的介绍。

一、工程系统概述

在该煤化工项目中，燃料煤、原煤的卸煤和运输系统其上煤的工艺流程，主要值得是通过多条皮带输送设备，将原煤从煤场向原煤仓输送的过程。以此同时，通过其他辅助设备，比如振动给料机、除铁器、破碎机、皮带秤、犁式卸料器、三通换向器扥等，来实现对煤炭的筛分计量等工作，使煤能够达到使用的要求。其配煤的工艺流程，工作主要是依照一定的规律和要求，将上煤系统运输过来的煤顺序向受煤仓中进行分配的过程。整个输煤系统的关键环节，是上煤的工艺流程环节。

在本煤化工项目之中，系统的上煤、配煤工艺都使用了PLC系统来进行控制。采用了两级控制的控制模式，设置工控机作为上位机，PLC控制柜作为下位机，上位机和下位机均使用了双机热备形式，保证在一台工控机或者一台PLC主机发生故障的情况之下，运煤系统依然能够正常运转。操作台、PIC控制柜以及尚未工控机等设备都在输煤控制室之内进行布置。系统采用了双王冗余结构来进行I/O通信网的设置，使得系统的可靠性大大增加。在PLC和上位工控机之间的通信方法使用了以太网结构，符合TCP/IP协议，在网络交换机方面使用的是某知名品牌的工业用交换机。

二、控制系统运行的方案

系统上煤工艺流程控制系统的主要运行方式能够分为连锁、解锁手动方式、程控自动方式、就地控制方式等。在日常运行状态中一般使用的是程控自动的方式，控制室中的操作台仅仅保留了紧急停车按钮。

系统配煤工作流程控制系统，其运作方式主要能够分为自动、手动和就地配煤这三种方式。

（一）程控自动方式。就与上煤系统所包括的内容主要有震动给料机、带式输送机、除铁器、破碎机、皮带秤、犁式卸料器、三通换向器等。这些设备通过不同的组合方式形成多样化的运行流程，实现将煤送入不同的煤仓。当使用程控自动方式来运行时，在上位工控机的LCD屏上对所用的输煤流程攻击进行显示，通过上位工控机之上进行流程的选择，能够由PLC自动进行操作，完成各种工艺流程，当PLC程序启动之后，沿线设备按照煤输送流程方向从末端逆向启动，直到煤源设备。当程序停止之后，会孔子沿线设备根据其煤输送流程，从煤源设备开始顺向逐台停止，直到末端设备，其中带式输送机应该延时2min然后再停车，保证输送线上的煤能够全部走完。

在自动运行的过程中，如果某设备中发生事故或者故障，比如拉绳、皮带撕裂、堵煤、持续打滑、跑偏等，应该立刻对皮带输送机进行停车，通水还应该将设备逆流方向的设备同时连跳，然而应该保持故障设备下游的设备维持原状态不变。等到故障以及事故排除之后，应该先对设备进行复位操作，然后重新进行设备预启从故障设备开始，向上游逆流进行设备的重启。当故障没有解除时，也可以执行程序停止的操作，从故障设备开始，向下游顺煤流方向逐台停止运行，直到最末。另外，还应该设置紧急停机的选项，当执行这一选项只是，应该将全线设备立刻进行停止。

在上位机的LCD屏幕之上，应该能够对全线任一设备状态进行随时的查询，当某设备并没有处于所选的流程之内，其部分信号并不以报警的形式出现。

（二）其它的工作方式。连锁的手动方式，是在上位机之上对程控之中的所有设备一一进行对应操作，这种方式需要通过PLC的闭锁来实现。这种方式能够用作进行设备或者系统的远程调试，在使用这一方式之时，管理人员应该注意各设备的启动和停止应该按照合理的顺序来进行，且和自动程控方式一样，系统中各个设备之间也存在着连锁的关系。

解锁的手动方式，指的是在通过上位机对系统中的所有设备进行无连锁的操作。

就地控制的方式，指的是设备只能够通过就地控制箱来进行操作，并且在带式输送机中均有着拉伸开关的配置，以作为就地的紧急停机开关。设备采用就地还是远程控制，应该由各设备就地控制箱上的选择开关来进行选择，只有当选择开关设置为能够远程控制时，才能够由控制室进行该设备的远程操控。

（三）信号系统。在系统信号的设置方面，应该建立生产的联系、设备运行、启动预告、煤流、煤仓煤位、事故声光报警等方面的信号制度。在使用集中控制的方式来进行设备的启动时，应该先启动设备相关的警告信号，通设备附近人员进行通知，并且在一定的延时之后再进行设备的启动。

（四）监控系统。利用PLC系统以及触摸屏，能够构筑人机互通的界面，方便操作人员对系统中各设备的运行工况进行远程的了解监控。另外，操作人员还能够通过相应的界面，对设备运行中的某些细节进行了解，比如其功率、电流、电压等，通过对历史数据记录以及运行曲线的监控，能够及时发现系统中的安全隐患，防止安全事故的发生以及扩大，使得系统检修维护的时间得到有效减少。

三、设备的选择

（一）PLC系统。在PLC系统的设置方面，使用了双热备冗余的配置，使用带有双网冗余配置的网络，其模块使用140系列，并且全部具备带电插拔的功能。I/O点数在能够满足系统要求之外，还能够剩余15%进行备用，卡槽能够剩余20%作为备用。DI/DO模块采用直流24V的通道模块，AI/AO模块使用8通道、4-20mA的模块。

（二）控制系统的电源。PLC系统所使用的电源使用专门的电源柜进行存储和保护。电源柜的内部有在双路电源之间进行切换的开关、电压、电流表、相关的指示灯等。另外将故障信号编码和PLC系统详解，如果PLC设备发出报警信号，则表示电源发生了故障。

在电源柜之内，应该设置两路交流电源进线，这样如果某一路电源发生故障，就能够自动切换到另外一路电源之上。另外，还应该给控制柜以及上位工控机提供在线不间断式的电源，保证能够有效进行控制操作。

在每个电源柜之内，还应该配置交流电源的切换分路器1台、24V直流电源2台、直流切换分路器1台。另外还应该注意，各控制柜之内所需的电源均应该单独配给，将交流电源进行若干回路的划分，对每个回路进行指示灯以及自动空气开关的设置。

结语

综上所述，在煤化工项目的输煤程控中使用PLC系统，能够对生产现场的设备进行合理有效的操控，可以对生产中发生的各种突发事件、事故等作出及时的相应，能够对煤化工项目的经济、安全运行起到良好的作用。在上述项目之中，PLC程控系统已经有着三年多的运行时间，起到了良好的效果，受到了项目操作人员和职工的一致好评。

参考文献

[1]张世荣，唐玉玲.基于PLC的全分布式输煤程控系统设计[J].工业控制计算机，2008（10）

[2]郭元媛.基于PLC的输煤程控教学系统的设计与实现[D].华北电力大学（北京），2009