皮帶機(jī)頭部自動(dòng)除塵及物料清理、回收裝置電氣控制

張晨 趙俊杰

摘 ?要：隨著環(huán)保要求的日益提升，港區(qū)生產(chǎn)作業(yè)過程中的揚(yáng)塵、物料撒漏控制愈加重要，經(jīng)港區(qū)轉(zhuǎn)運(yùn)黏煤過多，導(dǎo)致堆場(chǎng)帶式輸送機(jī)頭部滾筒部位，物料在經(jīng)過堆料機(jī)轉(zhuǎn)接后，空載段輸送帶工作面粘附的物料顆粒，在經(jīng)過頭部滾筒清掃器和回程托輥時(shí)，在刮削和滾動(dòng)摩擦、振動(dòng)多重作用下，會(huì)發(fā)生運(yùn)行揚(yáng)塵和回程物料甩帶，造成二次環(huán)境污染，且該位置緊臨堆東路，極易對(duì)港區(qū)的環(huán)保形象產(chǎn)生影響，已成為制約現(xiàn)代綠色清潔港口建設(shè)重點(diǎn)需要解決的關(guān)鍵瓶頸問題，因此對(duì)皮帶機(jī)頭部進(jìn)行洗帶灑水除塵系統(tǒng)改造迫在眉睫。

關(guān)鍵詞：可編程邏輯控制器，Modbus總線技術(shù)，三方通訊

0.引言

由于泵站水箱的水源，來自于水部噴槍站上水管路，因此在上水控制中，將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)/數(shù)據(jù)等信息與供水除塵部門PLC進(jìn)行通訊[1]。同時(shí)，由于裝置安裝位置所限，配電箱中沒有硬線或者光纖能聯(lián)通至變電所，這就導(dǎo)致該系統(tǒng)[2]中設(shè)備狀態(tài)與故障反饋無法及時(shí)傳到變電所的PLC。為了實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目效果，滿足現(xiàn)場(chǎng)控制要求，所以使用了與噴槍同型號(hào)額Modbus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)[3]的IO模塊接入堆場(chǎng)灑水系統(tǒng)并組態(tài)連接。對(duì)其進(jìn)行Modbus地址映射以一個(gè)一維數(shù)組的形式讀入PLC中供PLC讀寫。并以水部PLC作為中轉(zhuǎn)站，通過LOGIX5000軟件中message指令，實(shí)現(xiàn)洗帶裝置配電箱、水部PLC、變電所PLC[4]三方面的通訊。

1.技術(shù)方案

首先，將頭部噴淋上水的設(shè)備信號(hào)接入堆場(chǎng)灑水控制系統(tǒng)。如上圖所示，上水設(shè)備的信號(hào)較多。所以使用了與噴槍同型號(hào)Modbus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的IO模塊接入堆場(chǎng)灑水系統(tǒng)并組態(tài)連接。對(duì)其進(jìn)行Modbus地址映射以一維數(shù)組的形式讀入PLC中供PLC讀寫（見圖九B25數(shù)組）。

然后，因?yàn)镾S8的控制PLC與水部PLC均為ABLOGIX 5000控制器[5]，且在同一局域網(wǎng)中，因此使用message指令同步，并設(shè)計(jì)心跳位來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。具體步驟為：

message指令中的通訊類型一欄選中“CIP DATA TABLE WRITE/READ”，即對(duì)控制器以外的設(shè)備傳輸或接受信息，程序中的通訊分為兩組，一組為讀取水部傳輸過來的數(shù)據(jù)，一組為傳輸給水部的數(shù)據(jù)。然后，在組態(tài)時(shí)輸入目標(biāo)控制器的路徑地址，如果在I/O組態(tài)中有該控制器，也可從browse中直接獲得。最后，將要進(jìn)行傳輸?shù)脑磾?shù)組和目標(biāo)數(shù)組的結(jié)構(gòu)標(biāo)簽填入“source/destination element” [6]。

水部PLC將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的“水泵故障”、“水位低”、“合閘信號(hào)”等信號(hào)（B25數(shù)組）傳入變電所PLC，再將其與皮帶機(jī)的三臺(tái)電機(jī)運(yùn)行信號(hào)結(jié)合輸出通訊至水部的（BD BEGIN 0.0），將信號(hào)返回至水部PLC，通過其輸出至泵站配電箱，進(jìn)而進(jìn)行灑水啟動(dòng)控制。同時(shí)，水部噴槍站亦可結(jié)合水箱水位信號(hào)等條件，判斷何時(shí)打開上水閥門，對(duì)設(shè)備進(jìn)行供水。

2.噴灑控制方案

通過皮帶運(yùn)行的PLC程序與現(xiàn)場(chǎng)洗帶控制箱的I/O相配合，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)啟動(dòng)和停止;結(jié)合溫控開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)電加熱系統(tǒng)的自動(dòng)啟動(dòng)和停止[7]。

自動(dòng)模式控制時(shí)，I/O模塊接受到皮帶運(yùn)行信號(hào)并且沒有任何故障信號(hào)時(shí)，發(fā)出電動(dòng)閥開閥指令，當(dāng)I/O模塊輸入端接收到電動(dòng)閥開到位的反饋信號(hào)后，發(fā)出變頻器運(yùn)行指令信號(hào)，高壓泵站的水泵通過變頻器調(diào)速控制，將壓力恒定在0.7MPa左右，高壓水刀正常工作。

本地模式時(shí)，通過控制箱控制面板上的按鈕可單獨(dú)操作水刀清洗運(yùn)行/停止、補(bǔ)水電動(dòng)閥打開/關(guān)閉、加壓泵站及電伴熱系統(tǒng)運(yùn)行/停止，方便現(xiàn)場(chǎng)檢查和維護(hù)。

安裝進(jìn)水水流開關(guān)，無水或者水量很小時(shí)，水流開關(guān)反饋給IO模塊，IO輸出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)斷開變頻器運(yùn)行信號(hào)，高壓泵站停止工作，控制面板上的水流異常報(bào)警指示燈點(diǎn)亮[8]。同時(shí)電動(dòng)閥、變頻器、電伴熱的運(yùn)行狀態(tài)經(jīng)I/O模塊時(shí)刻反饋到泵站控制箱，當(dāng)出現(xiàn)故障信號(hào)時(shí)，可以報(bào)錯(cuò)斷開水泵運(yùn)行輸出指令。

3.應(yīng)用情況

該技術(shù)已成功應(yīng)用于煤四期堆場(chǎng)堆料皮帶機(jī)BD3。自2020年8月投入運(yùn)行以來，從根本上徹底解決了堆場(chǎng)堆料帶式輸送機(jī)頭部回程皮帶的物料甩帶和運(yùn)行起塵問題，顯著改善回程皮帶的運(yùn)行穩(wěn)定性，有效改善回程區(qū)域與皮帶工作面接觸的改向滾筒包膠、平托輥筒皮與物料間的帶料磨損，運(yùn)行壽命顯著延長(zhǎng)。實(shí)現(xiàn)了將頭部滾筒濕粘物料進(jìn)行封閉定點(diǎn)收集，起到了良好治理效果。

4實(shí)施效果

在改造前頭部滾筒部位起塵、頭部滾筒濕粘煤泥堆積、回程平托部位煤泥堆積嚴(yán)重，通過上述技術(shù)的實(shí)施，有效解決了頭部滾筒起塵問題。

5.經(jīng)濟(jì)效益

（一）年節(jié)支物料清理費(fèi)用：

由于皮帶機(jī)為1000多米長(zhǎng)皮帶，濕粘煤的沿程甩帶比較突出，在未有效隔離時(shí)，需投入大量的人力進(jìn)行人工清理和流機(jī)倒運(yùn)。改造后，物料甩帶被集中系統(tǒng)收集，沿線的甩帶量大大減少。與此同時(shí)，可將撒漏的物料可靠控制在有限的區(qū)域內(nèi)，大大降低了清理難度和二次揚(yáng)塵，同時(shí)無需出動(dòng)流機(jī)即可，每日可減少的人工數(shù)計(jì)10人，流機(jī)5臺(tái)。

（二）年節(jié)支回程滾筒、托輥更換費(fèi)用：

（1）改進(jìn)前，由于回程物料、煤泥甩帶嚴(yán)重，回程滾筒膠面和平托輥筒皮磨損嚴(yán)重，使用壽命短。年均滾筒膠面維修數(shù)量約5個(gè)，年均回程平托輥筒皮磨損失效更換數(shù)量約200根;

（2）改造后，回程皮帶粘附物料及煤泥得到有效清理和回收，回程滾筒膠面和平托輥筒皮使用壽命大幅度提高。年均滾筒膠面維修數(shù)量約1個(gè)，年均回程平托輥因筒皮磨損失效更換數(shù)量約20根;

（3）回程改向滾筒包膠、筒皮維修及更換費(fèi)用，約：8萬元/根;回程平托輥采購(gòu)及更換費(fèi)用，約：0.15萬元/根;

（三）年新增利潤(rùn)：

（1）改造總體投入費(fèi)用150萬元，綜合使用壽命5年計(jì)算，則年改造成本：30萬元;

（2）裝卸費(fèi)綜合利潤(rùn)：20元/噸;

（3）系統(tǒng)運(yùn)行臺(tái)時(shí)產(chǎn)量：由4000噸/小時(shí)提升至4085噸/小時(shí)（改造后輸送帶回程物料及煤泥甩帶得到有效控制，減少停機(jī)清理時(shí)間，滾筒及平托輥的運(yùn)行故障率顯著下降，運(yùn)行效率得到有效提升）;

（4）系統(tǒng)平均利用率：53 %;

（5）在現(xiàn)有系統(tǒng)利用率下，新增煤炭吞吐量：39.5萬噸;

則年新增利潤(rùn)760萬元。

綜上所述，該成果合計(jì)為公司年創(chuàng)造效益：1278.9萬元。

參考文獻(xiàn)

[1] 蘇姍姍，蘇小光?；赑LC的信號(hào)采集系統(tǒng)[J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2012，31（09）：51-53.

[2] 齊占慶，王振臣.電氣控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[3] 鄧志君，梁松峰?；赗S485接口Modbus協(xié)議的PLC與多機(jī)通訊[J].微計(jì)算機(jī)信息，2010，26（08）：107-108.

[4] 史國(guó)生.電氣控制與可編程控制器技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[5] 李道霖.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[6] 甘能?；赑LC控制技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（06）：159-160.

[7] 肖麗仙.順序控制設(shè)計(jì)法在PLC編程中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2013，32（02）：42-45.

[8] 王云剛，陳文燕?；贛CGS和PLC的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].測(cè)控技術(shù)，2014，33（01）：96-98+103.

3144500338272