基于PLC的無人值守選煤廠配倉自動(dòng)化改造

1 現(xiàn)狀及存在問題

臨渙選煤廠配倉自動(dòng)化改造項(xiàng)目需要解決倉位檢測(cè)、小車定位以及防止飛車等技術(shù)難點(diǎn)，針對(duì)這些技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了充分討論，查閱了一些資料，通過現(xiàn)在的檢測(cè)技術(shù)（重錘式物位計(jì)、超寬帶定位技術(shù)）可以實(shí)現(xiàn)，該項(xiàng)目在技術(shù)上可行。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路實(shí)現(xiàn)配倉小車自動(dòng)選倉落煤，減少人工干預(yù)。該項(xiàng)目實(shí)施后優(yōu)點(diǎn)明顯，切實(shí)的推進(jìn)減員提效工作，改善職工工作環(huán)境，降低職工工作量，同時(shí)為智能化選煤廠打下基礎(chǔ)，是迫切需實(shí)施項(xiàng)目。

2 實(shí)施方案

2.1 總體思路

臨渙選煤廠共有原煤倉19個(gè)，精煤倉11個(gè)，配煤小車13個(gè)。原有設(shè)計(jì)采用崗位司機(jī)現(xiàn)場(chǎng)控制小車行走以及倉位監(jiān)測(cè)，自動(dòng)化水平低，用工量大（26～30人），工作環(huán)境粉塵量大、濕度高，倉位監(jiān)測(cè)不準(zhǔn)，偶爾會(huì)發(fā)生飛車現(xiàn)象，存在安全隱患。針對(duì)以上問題，從提高配倉小車自動(dòng)化水平、減員提效、提高倉存檢測(cè)精度等方面來看，對(duì)配倉進(jìn)行自動(dòng)化改造顯得十分必要。項(xiàng)目實(shí)施后，可減員20人以上。

在原配倉小車的控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，對(duì)倉存檢測(cè)、小車定位、控制系統(tǒng)及PLC程序進(jìn)行改造，原配電柜、上位機(jī)仍然采用。使用合適的物位計(jì)提高倉存檢測(cè)的精度，并納入集中控制系統(tǒng)，在上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示倉存。采用定位設(shè)備對(duì)配煤小車進(jìn)行精確定位，并反饋至上位機(jī)顯示小車實(shí)時(shí)位置。根據(jù)小車位置信號(hào)結(jié)合倉存及煤種信息，通過編寫程序自動(dòng)控制小車選倉落煤，將倉存檢測(cè)與小車自動(dòng)控制融為一體。從而實(shí)現(xiàn)配煤小車自動(dòng)化，為后期智能化以及整合至控制中心做好基礎(chǔ)。

2.2 具體方案

（1）檢測(cè)倉存使用重錘式物位計(jì)，其是新技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)量方法相結(jié)合的產(chǎn)品，測(cè)量原理是通過智能電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)控制重錘向下降，重錘接觸介質(zhì)表面的瞬間，停止向下，而后改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?qū)⒅劐N收回，并通過專門的傳感器精確計(jì)量，獲取料位信號(hào)并傳輸至PLC。其檢測(cè)過程不受粉塵、水霧等環(huán)境因素的干擾，相對(duì)原有的超聲波、雷達(dá)倉位計(jì)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。其主要技術(shù)參數(shù)：工作溫度-45～+65℃，測(cè)量范圍45.7m，測(cè)量速度0.3m/s，精度±0.25%，鋼纜尼龍護(hù)層（123kg張力），輸出信號(hào)4～20Ma。

（2）配煤小車定位裝置采用超寬帶（UWB）技術(shù)，超寬帶定位是利用測(cè)距基站發(fā)送電磁波到移動(dòng)站，移動(dòng)站返回電磁波到基站，通過計(jì)算電磁波飛行時(shí)間來計(jì)算距離。由于采用的是超高頻電磁波（工作頻率3～5GHZ），其對(duì)信道衰減不敏感，受粉塵等環(huán)境因素干擾很小，測(cè)距精度在無遮擋的情況下10～30cm，測(cè)量距離最大120m，工作濕度0～90%。一臺(tái)配煤小車使用一個(gè)基站，一個(gè)移動(dòng)站即可定位，在墻上安裝固定基站，小車上安裝移動(dòng)基站。從固定基站將小車位置信號(hào)引出至控制系統(tǒng)供編程使用，并在上位機(jī)顯示小車實(shí)時(shí)位置。

（3）防飛車計(jì)劃分二步走，第一步在小車精確定位的基礎(chǔ)上，通過PLC程序計(jì)算小車行駛速度，一旦超過速度上限（0.29m/s），立刻停止行走電機(jī)同時(shí)控制抱閘。第二步對(duì)現(xiàn)有管理方式及操作程序進(jìn)行優(yōu)化。

（4）控制系統(tǒng)下位機(jī)采用一套小型PLC，上位機(jī)采用原控制室上位機(jī)，將倉位、小車位置等信號(hào)接入到小型PLC中，反饋至上位機(jī)顯示，通過編寫PLC程序控制小車的運(yùn)轉(zhuǎn)。

通過以上方式，通過軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)配煤小車根據(jù)倉位和煤種自動(dòng)選倉落煤。

工程內(nèi)容：PLC柜、倉位計(jì)、定位裝置等安裝。

設(shè)備選型如表1。

3 投資概算

投資總概算：145.5萬元。其中設(shè)備費(fèi)用：22.9萬元（包括定位裝置、PLC柜），材料費(fèi)用：122.6萬元。

4 其它方面

該項(xiàng)目經(jīng)過充分的討論論證，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上可行，先選擇西區(qū)一臺(tái)配倉小車進(jìn)行方案實(shí)施，達(dá)到預(yù)期效果再進(jìn)行推廣。

5 效果分析

達(dá)到預(yù)期效果：

①改善職工工作環(huán)境，遠(yuǎn)離粉塵環(huán)境，減少職業(yè)病危害，保障職工人身安全。②提高煤倉倉存檢測(cè)準(zhǔn)確度，更利于指導(dǎo)生產(chǎn)過程，分析生產(chǎn)效果。③完善了設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)，有效的預(yù)防事故發(fā)生，提高工作效率，節(jié)約材料消耗，為智能化選煤廠打下基礎(chǔ)。④實(shí)現(xiàn)配煤小車根據(jù)倉存自動(dòng)選倉落煤，減少人工干預(yù)，推廣開來，可減員20人，可創(chuàng)造效益20×65000=130萬元；自主實(shí)施，利用現(xiàn)有資源，節(jié)省費(fèi)用約25萬元。⑤該項(xiàng)目可推廣至集團(tuán)公司其它選煤廠，為其它行業(yè)具有筒倉上往復(fù)落煤小車提供借鑒。

收稿日期：2018-4-24

作者簡(jiǎn)介：王 諍（1977-），男，安徽阜陽人，本科，研究方向?yàn)檫x煤廠自動(dòng)控制。