基于PLC控制的選煤廠“一鍵啟車”研究

劉建國(guó)

摘 要：本文探討了選煤廠一鍵啟車的功能，并對(duì)一鍵啟車的不同方式進(jìn)行比較，探討其優(yōu)缺點(diǎn)，提出了一種基于PLC的改進(jìn)的流程啟車控制邏輯。實(shí)踐表明，采用新控制原理不僅能實(shí)現(xiàn)一鍵啟車，而且讓能設(shè)備選擇更加靈活，可以應(yīng)對(duì)啟車過(guò)程中的各種突發(fā)故障，節(jié)省了啟車時(shí)間和電耗。

關(guān)鍵詞：PLC；一鍵啟車；計(jì)時(shí)器

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）19-0099-03

Research on "one Key Start" of Coal Preparation Plant

Based on PLC Control

LIU Jianguo

（China Coal Xi 'an Design Engineering Co.， Ltd.， Xi 'an Shaanxi 710054）

Abstract： This paper discussed the function of one key start in the coal preparation plant， compared the different ways of the one key start car， discussed its advantages and disadvantages， and put forward an improved logic for the process control of the process based on the PLC. The practice showed that the new control principle could not only realize one key starting， but also made the selection of equipment more flexible， and could deal with all kinds of sudden faults in the process of starting the car， and save the time and electricity consumption.

Keywords： programmable logic controller；one-button start；timer

隨著科技的進(jìn)步，選煤工藝變得越來(lái)越復(fù)雜，從受煤到篩分、破碎、分選、脫水、產(chǎn)品儲(chǔ)存和裝車等均連續(xù)生產(chǎn)，環(huán)環(huán)相扣，設(shè)備分散，處理量大。對(duì)系統(tǒng)的可靠性、精度及自動(dòng)化程度要求越來(lái)越高。

PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器），其采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程[1]。PLC由電源、中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路、功能模塊和通信模塊等組成[2]。PLC因具有使用方便，編程簡(jiǎn)單；功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高；硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)；可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少；維修工作量小，維修方便等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于洗煤廠的生產(chǎn)控制中。目前，大多數(shù)洗煤廠都可實(shí)現(xiàn)流程啟車（一鍵啟車），但在功能上不盡如人意[3]。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，集控員往往不使用流程啟車，而是手動(dòng)逐個(gè)起動(dòng)，效率低，啟車過(guò)程電耗大，因此還需要進(jìn)一步改進(jìn)啟車控制原理，優(yōu)化程序設(shè)計(jì)。筆者結(jié)合自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析當(dāng)前幾種較為常見(jiàn)的流程啟車方式，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。

1 一鍵啟車功能

一鍵啟車，就是利用PLC通過(guò)程序邏輯控制，在系統(tǒng)具備啟車條件下，自動(dòng)依次啟動(dòng)被控設(shè)備。其可以大大減少啟車過(guò)程中的人為參與，從而減少人為故障，降低生產(chǎn)事故，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能耗[4]。

一鍵啟車實(shí)現(xiàn)的功能如下。例如，選煤廠從原煤到產(chǎn)品經(jīng)過(guò)D、C、B、A四臺(tái)設(shè)備，生產(chǎn)時(shí)集控員需要在上位設(shè)備上按逆煤流依次啟動(dòng)設(shè)備A、設(shè)備B、設(shè)備C和設(shè)備D。一鍵啟車具備以下特點(diǎn)：一鍵依次啟動(dòng)設(shè)備A、設(shè)備B、設(shè)備C和設(shè)備D；被控設(shè)備可隨時(shí)投入/退出流程而不影響啟車過(guò)程；在啟車過(guò)程中，如果某臺(tái)設(shè)備故障，系統(tǒng)應(yīng)能停留在該設(shè)備等待故障處理或選擇跳過(guò)該設(shè)備繼續(xù)啟車；運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)某幾臺(tái)設(shè)備故障停車，系統(tǒng)能自動(dòng)定位到該設(shè)備，便于故障處理后啟車；應(yīng)考慮時(shí)間效率。

2 一鍵啟車實(shí)現(xiàn)方式比較

目前，較常見(jiàn)的一鍵啟車控制方式大概有2類。

2.1 方式一

將要啟動(dòng)的設(shè)備按逆煤流方向排序，在上位機(jī)上設(shè)置一鍵啟動(dòng)按鈕，啟車前自動(dòng)檢索系統(tǒng)是否具備啟車條件，具備條件后按下“啟車按鈕”，利用前一臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行信號(hào)做下一臺(tái)設(shè)備的啟動(dòng)條件，依次啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)啟車過(guò)程。方式一的啟車流程如圖1所示。

該方式將前臺(tái)設(shè)備運(yùn)行信號(hào)做后臺(tái)設(shè)備的啟動(dòng)條件，編程簡(jiǎn)單。但程序中將設(shè)備前后次序固化，無(wú)法跨設(shè)備啟動(dòng)，設(shè)備選擇不靈活。

2.2 方式二

將要啟動(dòng)的設(shè)備按逆煤流方向排序，設(shè)置計(jì)時(shí)器，每臺(tái)設(shè)備設(shè)置一個(gè)啟動(dòng)時(shí)間，按下“啟動(dòng)”按鈕后計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，在時(shí)間1啟動(dòng)A設(shè)備，時(shí)間2啟動(dòng)B設(shè)備，時(shí)間3啟動(dòng)C設(shè)備，時(shí)間4啟動(dòng)D設(shè)備，完成啟車過(guò)程。方式二的啟車流程如圖2所示。

從圖3、表1可知：此種方式不依賴上臺(tái)設(shè)備是否啟動(dòng)，在規(guī)定的時(shí)間啟動(dòng)相應(yīng)設(shè)備。按下“啟動(dòng)”按鈕后計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，設(shè)備A、B正常啟動(dòng)后，如果在第7分鐘設(shè)備C啟動(dòng)失敗，計(jì)時(shí)器繼續(xù)計(jì)時(shí)直到計(jì)時(shí)器預(yù)置值歸0。等C設(shè)備故障解除后啟車，計(jì)時(shí)器又從0開始計(jì)時(shí)，浪費(fèi)6分鐘時(shí)間。

3 改進(jìn)的啟車方式

改進(jìn)后的一鍵啟車邏輯圖如圖4所示。

從圖4可知，將常規(guī)計(jì)時(shí)器改為保持型計(jì)時(shí)器，新增“設(shè)備選擇”按鈕以及“設(shè)備狀態(tài)標(biāo)簽”，具體改進(jìn)方式如下。

改進(jìn)一：上下位結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備靈活退出/投入啟車流程。設(shè)備選擇與解鎖/連鎖關(guān)系如圖5所示。

如圖5，下位程序中將設(shè)備選擇與設(shè)備解/連鎖整合，在上位畫面增加“設(shè)備選擇按鈕”，在選擇設(shè)備的同時(shí)投入閉鎖，實(shí)現(xiàn)設(shè)備靈活退出/投入啟車流程。

改進(jìn)二：使用保持型計(jì)時(shí)器，節(jié)省啟車時(shí)間。使用保持型計(jì)時(shí)器后，設(shè)備起停狀態(tài)與時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示。

從表2可知，使用保持型計(jì)時(shí)器，可以將時(shí)間停留在啟動(dòng)失敗的設(shè)備對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)，如當(dāng)設(shè)備C啟動(dòng)失敗時(shí)，計(jì)時(shí)器暫停計(jì)時(shí)，停留在時(shí)間3，C故障解除后計(jì)時(shí)器從時(shí)間3接續(xù)計(jì)時(shí)，順序啟動(dòng)設(shè)備，節(jié)省了啟車時(shí)間。

改進(jìn)三：新增一鍵啟車“狀態(tài)標(biāo)簽”，解決了方式二存在的問(wèn)題，節(jié)省故障停車后的系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)間。設(shè)備啟動(dòng)狀態(tài)與標(biāo)簽、時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表3至表5。

如表3至表5所示，新增一鍵啟車“狀態(tài)標(biāo)簽”，每臺(tái)設(shè)備對(duì)應(yīng)一個(gè)固定標(biāo)簽，當(dāng)設(shè)備故障停車時(shí)，PLC即可尋找到最早啟動(dòng)設(shè)備對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)，故障恢復(fù)后直接從該故障設(shè)備啟車，解決了方式二存在的問(wèn)題，節(jié)省故障停車后的系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)間[5-8]。

4 結(jié)論

改進(jìn)后的一鍵啟車方式較好地解決了傳統(tǒng)啟車過(guò)程中存在的問(wèn)題，節(jié)省了啟車時(shí)間，直接降低了電耗。基于以上原則開發(fā)的納林河二號(hào)礦井選煤廠、門克慶煤礦選煤廠上下位程序投入運(yùn)行以來(lái)，運(yùn)行狀態(tài)良好。

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