輸煤PLC系統(tǒng)和設(shè)備控制接線(xiàn)方式探討

【摘要】目前，國(guó)內(nèi)在大力發(fā)展煤炭資源利用，煤炭不僅用來(lái)產(chǎn)汽發(fā)電，現(xiàn)在更多的還是作為煤制氫氣、煤制油、煤制烯烴等的原料，輸煤系統(tǒng)也隨之增多。在輸煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)各種用電設(shè)備和輔助系統(tǒng)到輸煤PLC系統(tǒng)的控制接線(xiàn)方式有多種不同的做法。本文著重介紹了輸煤系統(tǒng)中主要的幾種設(shè)備的控制和輔助系統(tǒng)到輸煤PLC的控制接線(xiàn)方式選擇及設(shè)計(jì)過(guò)程中的注意事項(xiàng)。

【關(guān)鍵字】輸煤；用電設(shè)備；備煤；控制接線(xiàn)；輸煤PLC

1、概述

輸煤系統(tǒng)，又稱(chēng)備煤系統(tǒng)，主要分兩部分：卸煤和上煤。卸煤是指從汽車(chē)、鐵路或碼頭將煤卸下并輸送到煤堆場(chǎng)或筒倉(cāng)等地方儲(chǔ)存起來(lái)的過(guò)程。上煤是指從煤堆場(chǎng)或筒倉(cāng)將煤破碎并輸送至生產(chǎn)裝置的原煤倉(cāng)內(nèi)的過(guò)程。

卸煤和上煤兩部分可以獨(dú)立控制運(yùn)行，但現(xiàn)在通常采用一套PLC系統(tǒng)通過(guò)邏輯編程和畫(huà)面分割實(shí)現(xiàn)卸煤和上煤系統(tǒng)的分別控制。

輸煤系統(tǒng)隨著系統(tǒng)整體的輸送距離長(zhǎng)短、自動(dòng)化程度高低的要求不同，主要的用電設(shè)備和輔助系統(tǒng)到輸煤PLC系統(tǒng)的控制接線(xiàn)方式也有所不同。本文主要介紹參與聯(lián)鎖設(shè)備的控制。

2、輸煤系統(tǒng)中的用電設(shè)備

輸煤系統(tǒng)中的用電設(shè)備主要有：

1）帶式輸送機(jī)：普通的帶式輸送機(jī)，管狀帶式輸送機(jī)（長(zhǎng)距離輸送）等；2）葉輪給煤機(jī)；3）螺旋卸車(chē)機(jī)；4）破碎機(jī)：清篦破碎機(jī)、滾筒破碎機(jī)、環(huán)錘破碎機(jī)等；5）電液動(dòng)犁式卸料器；6）電液動(dòng)三通換向閥；7）稱(chēng)重給料機(jī)；8）除塵器；9）電子皮帶秤；10）除鐵器：帶式除鐵器、盤(pán)式除鐵器等；11）其他用電設(shè)備，如：溜槽堵塞檢測(cè)器，振打器，空氣炮等

3、各種設(shè)備的控制接線(xiàn)特點(diǎn)

3.1 帶式輸送機(jī)

帶式輸送機(jī)是輸煤系統(tǒng)最重要的設(shè)備之一，也是輸煤系統(tǒng)必備的設(shè)備。其驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制接線(xiàn)與一般電動(dòng)機(jī)控制接線(xiàn)類(lèi)似，沒(méi)有太多特別之處，廠(chǎng)家通常只提供電機(jī)，不提供成套電控柜，由高、低壓柜直接控制和配電至電機(jī)，并在機(jī)旁設(shè)就地操作按鈕。

帶式輸送機(jī)成套配置許多輔助開(kāi)關(guān)和檢測(cè)器：拉繩開(kāi)關(guān)、防跑偏開(kāi)關(guān)（兩級(jí)）、縱向撕裂開(kāi)關(guān)、打滑檢測(cè)器等。配置方式主要如下：拉繩開(kāi)關(guān)成對(duì)安裝在輸送機(jī)兩側(cè)，每百米3對(duì)或30米一對(duì)；兩級(jí)跑偏開(kāi)關(guān)成對(duì)安裝在輸送機(jī)兩側(cè)，每條輸送機(jī)每百米安裝3對(duì)或30米一對(duì)；縱向撕裂開(kāi)關(guān)安裝在輸送機(jī)頭部的上行皮帶下面；打滑檢測(cè)器安裝在輸送機(jī)人行通道一側(cè)（寬邊），每條輸送機(jī)安裝1個(gè)。

上述輔助開(kāi)關(guān)和檢測(cè)器的動(dòng)作信號(hào)接入PLC系統(tǒng)中，由PLC系統(tǒng)判斷是需要聯(lián)鎖停車(chē)還是信號(hào)告警。為便于維修人員盡快確定故障位置，通常將每對(duì)輔助開(kāi)關(guān)的動(dòng)作信號(hào)分別接入PLC系統(tǒng)。當(dāng)然如果考慮到經(jīng)濟(jì)因素，也可以將每條皮帶的相同類(lèi)型的輔助開(kāi)關(guān)的動(dòng)作信號(hào)并接在之后接入PLC系統(tǒng)。

需要注意的是：拉繩開(kāi)關(guān)的動(dòng)作信號(hào)是當(dāng)巡檢人員在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)或緊急情況時(shí)的人為停車(chē)信號(hào)，為保證人員安全，通常也將拉繩開(kāi)關(guān)的信號(hào)接點(diǎn)直接接入對(duì)應(yīng)皮帶機(jī)在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的控制回路中，直接停止皮帶機(jī)。當(dāng)然對(duì)于超長(zhǎng)的管帶機(jī)，考慮到控制回路的壓降問(wèn)題，拉繩開(kāi)關(guān)的動(dòng)作信號(hào)不能直接接入皮帶機(jī)控制回路中，只能分段接入PLC系統(tǒng)的I/O柜，通過(guò)PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)停車(chē)。

接入PLC系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)信號(hào)電纜也不能太長(zhǎng)。根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，一般600米以?xún)?nèi)是可以的，超過(guò)600米就需要慎重考慮了。長(zhǎng)距離皮帶輸送系統(tǒng)也有采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的方式接入PLC系統(tǒng)的做法。

3.2 葉輪給煤機(jī)

葉輪給煤機(jī)并不是輸煤系統(tǒng)必備的設(shè)備。葉輪給煤機(jī)設(shè)置在卸煤和上煤系統(tǒng)的最前端，其控制接線(xiàn)比較靈活。由于葉輪給煤機(jī)用電設(shè)備和控制信號(hào)較多，且相對(duì)獨(dú)立，通常設(shè)備自帶一套小的PLC系統(tǒng)。至于與整個(gè)輸煤PLC系統(tǒng)的聯(lián)鎖有以下幾種方式：

1、硬接線(xiàn)接入：葉輪給煤機(jī)的開(kāi)停機(jī)聯(lián)鎖接點(diǎn)和狀態(tài)信號(hào)接點(diǎn)直接采用硬接線(xiàn)（干接點(diǎn)）接入輸煤PLC系統(tǒng)，葉輪給煤機(jī)自帶的PLC系統(tǒng)僅供現(xiàn)場(chǎng)人工操作時(shí)使用。通常葉輪給煤機(jī)所處的位置空間有限，對(duì)于運(yùn)行距離比較長(zhǎng)的地方，控制電纜架設(shè)有一定的困難。此方法的優(yōu)點(diǎn)就是控制聯(lián)鎖可靠，缺點(diǎn)是接線(xiàn)較多。

2、通訊線(xiàn)接入：葉輪給煤機(jī)的所有狀態(tài)信號(hào)和控制接點(diǎn)先接入其自帶的PLC系統(tǒng)，由該P(yáng)LC系統(tǒng)通過(guò)通訊方式接入輸煤PLC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制聯(lián)鎖和監(jiān)視功能。

3、人工現(xiàn)場(chǎng)控制：葉輪給煤機(jī)也可以采用人工現(xiàn)場(chǎng)控制。其方法就是只把葉輪給煤機(jī)的狀態(tài)信號(hào)和控制接點(diǎn)接入其自帶的PLC系統(tǒng)中，由人工通過(guò)該P(yáng)LC系統(tǒng)控制葉輪給煤機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。人工操作不當(dāng)時(shí)，為防止堆煤，可通過(guò)輸煤PLC系統(tǒng)控制葉輪給煤機(jī)的供電電源開(kāi)斷，當(dāng)啟動(dòng)輸煤系統(tǒng)時(shí)，其他設(shè)備啟動(dòng)正常后再投入葉輪給煤機(jī)的供電電源；當(dāng)停止輸煤系統(tǒng)時(shí)，先將葉輪給煤機(jī)的供電電源斷開(kāi)后再停止其他設(shè)備。

3.3 螺旋卸車(chē)機(jī)

螺旋卸車(chē)機(jī)一般用于鐵路卸煤，通常單獨(dú)運(yùn)行，不參與聯(lián)鎖。當(dāng)然也可以將運(yùn)行狀態(tài)接入輸煤PLC系統(tǒng)，以便控制室監(jiān)視。螺旋卸車(chē)機(jī)所在的空間較大，信號(hào)回路接線(xiàn)不存在困難。

3.4 破碎機(jī)

破碎機(jī)電機(jī)通常容量較大，采用低壓電機(jī)時(shí)通常需要兩臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)?？刂平泳€(xiàn)方式按普通電機(jī)聯(lián)鎖控制方式即可。當(dāng)采用兩臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，這兩臺(tái)電機(jī)需同時(shí)啟停。

3.5 其他用電設(shè)備

輸煤系統(tǒng)其他用電設(shè)備多自帶電控箱，且設(shè)備較小，多數(shù)通過(guò)硬接線(xiàn)（干接點(diǎn)）接入輸煤PLC系統(tǒng)，部分設(shè)備（如：電子皮帶秤，稱(chēng)重式給煤機(jī)，筒倉(cāng)料位計(jì)）有模擬量信號(hào)接入輸煤PLC系統(tǒng)。其控制接線(xiàn)都比較常見(jiàn)，這里不再敘述。

4、其他輔助系統(tǒng)

4.1 筒倉(cāng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

設(shè)置有筒倉(cāng)儲(chǔ)煤的輸煤裝置，通常設(shè)置筒倉(cāng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要功能有：溫度監(jiān)測(cè)、煙氣組合監(jiān)測(cè)、含氧量監(jiān)測(cè)、筒倉(cāng)料位監(jiān)測(cè)、筒倉(cāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集處理等。

筒倉(cāng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，其后臺(tái)一般也放于輸煤控制室。輸煤PLC系統(tǒng)主要需要其筒倉(cāng)料位信號(hào)和綜合報(bào)警信號(hào)。筒倉(cāng)料位信號(hào)和綜合報(bào)警信號(hào)可以采用硬接線(xiàn)（干接點(diǎn)）方式接入輸煤PLC系統(tǒng)，也可以采用通訊方式接入輸煤PLC系統(tǒng)，通訊方式接入時(shí)需注意通訊接口形式和通訊規(guī)約的一致性。

4.2 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

由于煤為易燃介質(zhì)，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)也是輸煤系統(tǒng)中一個(gè)重要的系統(tǒng)?；馂?zāi)報(bào)警系統(tǒng)與消防系統(tǒng)聯(lián)系緊密，通常也是自成一套系統(tǒng)。跟輸煤系統(tǒng)的聯(lián)鎖關(guān)系主要是：當(dāng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)聯(lián)鎖停輸煤系統(tǒng)。通常分區(qū)域?qū)⒒馂?zāi)報(bào)警硬接點(diǎn)接入輸煤PLC系統(tǒng)和消防控制系統(tǒng)，以達(dá)到同時(shí)停機(jī)和啟動(dòng)消防設(shè)備。

4.3 電力監(jiān)控系統(tǒng)

大型輸煤系統(tǒng)的變電所可能設(shè)有電力監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA），其與輸煤PLC系統(tǒng)可以采用通訊線(xiàn)連接，實(shí)現(xiàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)的共享。

5、輸煤PLC系統(tǒng)配置接線(xiàn)

由于輸煤系統(tǒng)的用電設(shè)備比較分散，通常配置一定數(shù)量的PLC遠(yuǎn)程I/O站，分散布置在用電設(shè)備和接入信號(hào)比較集中的區(qū)域，用電設(shè)備就近接入遠(yuǎn)程I/O站；遠(yuǎn)程I/O站與輸煤PLC系統(tǒng)主機(jī)采用通訊線(xiàn)連接，距離較遠(yuǎn)的可以采用光纖連接。對(duì)于長(zhǎng)距離皮帶輸送系統(tǒng)也可以采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的方式。

6、總結(jié)

隨著近幾年煤化工行業(yè)的蓬勃發(fā)展，輸煤系統(tǒng)運(yùn)輸量越來(lái)越大，也變得越來(lái)越重要。隨著管帶機(jī)的廣泛應(yīng)用，使得運(yùn)輸距離越來(lái)越遠(yuǎn)，運(yùn)輸路徑越來(lái)越靈活。這些發(fā)展的同時(shí)也給輸煤系統(tǒng)供電和控制帶來(lái)越來(lái)越多的問(wèn)題，有待于我們?cè)趯?shí)際工程中解決。

不過(guò)輸煤系統(tǒng)由于設(shè)置有筒倉(cāng)儲(chǔ)存，對(duì)其連續(xù)性運(yùn)行要求不是很高，可以短時(shí)停車(chē)檢修。一些問(wèn)題可以利用這一特點(diǎn)，通過(guò)降低自動(dòng)化程度得以解決。

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作者簡(jiǎn)介

郜松濤，2003年畢業(yè)于鄭州大學(xué)電氣工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)在上海蒙福隴化學(xué)工程有限公司從事電氣設(shè)計(jì)工作，職稱(chēng)工程師。

黃學(xué)枝，2009年畢業(yè)于浙江大學(xué)電氣工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)在上海蒙福隴化學(xué)工程有限公司從事電氣設(shè)計(jì)工作，職稱(chēng)工程師。