焦化廠自動(dòng)配煤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究

李俊堂　韓書娜

摘 要：文章分析了焦化廠自動(dòng)配煤系統(tǒng)的組成和功能，同時(shí)闡述了PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和硬件說(shuō)明，最后總結(jié)了系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題及解決方案。旨在提高焦化廠配煤系統(tǒng)的自動(dòng)化，節(jié)省大量的人力物力投入，提升煤料配比的精確度和配煤效率。

關(guān)鍵詞：焦化廠；自動(dòng)配煤控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

1 焦化廠自動(dòng)配煤系統(tǒng)的組成和功能

1.1 焦化廠自動(dòng)配煤系統(tǒng)的構(gòu)成

自動(dòng)配煤控制系統(tǒng)主要是為了實(shí)現(xiàn)氣煤、肥煤、焦煤以及瘦煤等多種煤配比形成混合煤的全自動(dòng)化，主要系統(tǒng)構(gòu)件有振動(dòng)給煤機(jī)、小皮帶以及大皮帶，其中振動(dòng)給煤機(jī)顧名思義起到輸送添加原材料的作用，假設(shè)配置數(shù)量為13臺(tái)；小皮帶起到稱重作用，每一臺(tái)振動(dòng)給煤機(jī)配置一條稱重小皮帶，因此小皮帶的數(shù)量也是13條；大皮料用來(lái)將稱重好的原材料進(jìn)行混合與運(yùn)輸，因此需要一條統(tǒng)一的混料大皮帶，這些部件共同構(gòu)成了自動(dòng)化配煤系統(tǒng)的工作組，且振動(dòng)給煤機(jī)和稱重小皮帶的配置數(shù)量一致，而自動(dòng)化配煤系統(tǒng)的控制系統(tǒng)由一套西門子S7-300PLC實(shí)現(xiàn)，同時(shí)在上位機(jī)加設(shè)WINCC組態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)配煤過(guò)程的全自動(dòng)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能。為了強(qiáng)化自動(dòng)化配煤系統(tǒng)煤量控制、配煤質(zhì)量的可靠性，對(duì)配煤系統(tǒng)的稱重積算器實(shí)現(xiàn)PID控制，整個(gè)控制系統(tǒng)采用PCL控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息化技術(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集功能，提高了自動(dòng)化配煤控制系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。也就是說(shuō)，如圖1所示，自動(dòng)配煤系統(tǒng)由PLC控制系統(tǒng)、稱重系統(tǒng)、儀表積算器系統(tǒng)、振動(dòng)給煤系統(tǒng)以及WINCC監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成。

1.2 自動(dòng)配煤系統(tǒng)的主要功能

自動(dòng)配煤系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)精確自動(dòng)化配煤工作，同時(shí)由于PLC技術(shù)和WINCC監(jiān)控技術(shù)等內(nèi)容的應(yīng)用，使得自動(dòng)配煤系統(tǒng)同時(shí)具備監(jiān)控全方位配煤流程、檢測(cè)煤料配比質(zhì)量以及控制總配煤量和原材料配比值等作用，而且在實(shí)際的自動(dòng)化配煤工作開展過(guò)程中，能夠直接在配煤系統(tǒng)上對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改，節(jié)省了大量人力物力，對(duì)完整的配煤過(guò)程進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄和保留，方便對(duì)自動(dòng)化配煤技術(shù)進(jìn)行不斷的優(yōu)化和提升自動(dòng)化配煤效率。

1.3 主要設(shè)備聯(lián)鎖關(guān)系

圖1清晰地表明了自動(dòng)配煤系統(tǒng)各部件之間的運(yùn)轉(zhuǎn)流程，在探究設(shè)備之間的聯(lián)鎖關(guān)系時(shí)，需要注意稱重小皮帶要在振動(dòng)給煤機(jī)之前開啟，避免出現(xiàn)給煤機(jī)開始工作和小皮帶未開始稱重的那一個(gè)時(shí)間內(nèi)煤量稱重的遺漏，影響最終配煤成效。同時(shí)在關(guān)閉自動(dòng)配煤系統(tǒng)時(shí)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先關(guān)閉振動(dòng)給煤機(jī)，然后再關(guān)閉稱重小皮帶。另外，混料大皮帶的開啟是整個(gè)系統(tǒng)最先開啟的部分，也就是說(shuō)，在進(jìn)行自動(dòng)配煤系統(tǒng)的開啟工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)最先開啟混料大皮帶，然后再開啟稱重小皮帶，最后開啟振動(dòng)給煤機(jī)，其中混料大皮帶和稱重小皮帶沒有直接的聯(lián)鎖關(guān)系。

2 PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及硬件構(gòu)成

2.1 PLC系統(tǒng)的功能

PLC系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)混料大皮帶和稱重小皮帶的運(yùn)轉(zhuǎn)控制，同時(shí)直接控制振動(dòng)給煤機(jī)的啟動(dòng)和暫停，也就是說(shuō)，PLC系統(tǒng)是整個(gè)自動(dòng)配煤系統(tǒng)的中心操作控制系統(tǒng)，通過(guò)PLC系統(tǒng)設(shè)定自動(dòng)配煤系統(tǒng)的工作任務(wù)量和煤料的配比值，同時(shí)還能接收和傳遞配煤系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的有效數(shù)據(jù)，方便技術(shù)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行專業(yè)調(diào)整，達(dá)到更好的自動(dòng)化配煤效果。

2.2 軟件設(shè)計(jì)與硬件構(gòu)成

在進(jìn)行PLC系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到PLC系統(tǒng)的生產(chǎn)趨勢(shì)變化說(shuō)明、系統(tǒng)監(jiān)控、實(shí)時(shí)操作調(diào)整等功能，使用西門子SIMATIC WINCC V6.2作為上位機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)配置相應(yīng)的中央處理器、模擬量收集與傳輸模塊、以太網(wǎng)通信模塊等硬件；為了實(shí)現(xiàn)信息收集、運(yùn)算、操作控制等功能，采用西門子SIMATIC STEP7V5.4作為下位機(jī)系統(tǒng)，配置信息收集處理模塊、數(shù)字量采集和輸出模塊等硬件，同時(shí)設(shè)置整個(gè)系統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)和供電系統(tǒng)，安裝S7-300系列的CPU-2DP，保證PLC系統(tǒng)功能的基本實(shí)現(xiàn)。

3 系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方案

3.1 振動(dòng)給煤機(jī)不聯(lián)鎖停車相關(guān)問(wèn)題

上文已經(jīng)分析過(guò)振動(dòng)給煤機(jī)和稱重小皮帶之間的聯(lián)鎖關(guān)系，在正常操作情況下，當(dāng)稱重小皮帶收到停止工作命令時(shí)，其與振動(dòng)給煤機(jī)之間的遠(yuǎn)程聯(lián)鎖點(diǎn)斷開，使得振動(dòng)給煤機(jī)停止工作，但是由于整體系統(tǒng)使用的是380V的交流電流，特別是自動(dòng)配煤系統(tǒng)的配煤輸送線路較長(zhǎng)且指示燈與線圈為并聯(lián)關(guān)系，因此當(dāng)稱重小皮帶收到“停止”命令停止工作的時(shí)候，由于指示燈自身電阻使得電位沒有及時(shí)斷開，振動(dòng)給煤機(jī)依舊正常工作，造成下傾的煤料掩蓋小皮帶的故障。為了解決和避免出現(xiàn)這一問(wèn)題，需要對(duì)指示燈和線圈線路圖進(jìn)行調(diào)整，可以去除指示燈部件，直接連接線圈組成電路，避免指示燈電阻造成的不良影響，保證聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)的有效性。

3.2 系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定故障

運(yùn)行系統(tǒng)不穩(wěn)定故障多發(fā)生在系統(tǒng)的啟動(dòng)瞬間，主要是因?yàn)閱?dòng)時(shí)稱重小皮帶上沒有煤料，因此傳遞的稱重信號(hào)幾乎為零，使得調(diào)節(jié)器將配煤給定量設(shè)置成給定偏差，造成輸出信號(hào)最大值，瞬間電流過(guò)大對(duì)系統(tǒng)電路造成不良影響。為了解決這一問(wèn)題，可以將稱重積算器的運(yùn)算程序進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)定一個(gè)20秒左右的積分環(huán)節(jié)，避免在啟動(dòng)瞬間進(jìn)行偏差判斷，造成偏差判斷不準(zhǔn)確，影響電路使用壽命的問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，自動(dòng)配煤控制系統(tǒng)能夠大大提升工廠配煤效率，同時(shí)還能保證煤料配比的準(zhǔn)確性。通過(guò)對(duì)PLC系統(tǒng)與自動(dòng)化信息科學(xué)等技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化配煤系統(tǒng)的全面監(jiān)控、數(shù)據(jù)收集、實(shí)時(shí)操作以及人機(jī)互動(dòng)功能，使所有操作都能夠在平臺(tái)終端上進(jìn)行，提高了配煤系統(tǒng)的可視化，并且提高了整個(gè)工作流程的自動(dòng)化程度，為焦化廠生產(chǎn)提供了有效的技術(shù)支持，節(jié)約了大量的成本投入。

參考文獻(xiàn)

[1]馮奕紅，邢崗.焦化廠自動(dòng)配煤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2014，03：136-139.

[2]尤文茹，賈相有.自動(dòng)配煤系統(tǒng)在焦化廠的應(yīng)用[J].科技傳播，2010，14：194-195.

作者簡(jiǎn)介：李俊堂（1979-），男，河南南陽(yáng)人，平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士，研究方向?yàn)樽詣?dòng)控制技術(shù)。

韓書娜（1984-），女，河南安陽(yáng)人，平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士，研究方向：電學(xué)，電氣自動(dòng)化。