王莊煤礦快速定量裝車站升級改造實踐

王 瑋

（潞安集團王莊煤礦，山西 長治 046000）

潞安集團王莊煤礦快速定量裝車站于2010年7月投產(chǎn)，快速裝車系統(tǒng)有兩個萬噸倉，可一次性接車51節(jié)。由于年久失修及部分人為原因，致使作業(yè)鈍化，效率下降，因此對該快速定量裝車站的升級非常迫切。

1 快速定量裝車站介紹

1.1 快速定量裝車站的特點

快速裝車站是一種以自動控制的方式迅速并不間斷地將固體物料按預定的重量裝載到以特定速度行駛的列車中的一種非常高效的定量裝車系統(tǒng)?？焖傺b車站的特點：（1）自動化程度很高。系統(tǒng)內幾乎所有設備都是通過PLC來達到遠程集中控制與操作的效果，設備的運行故障等信息均可以顯示在控制計算機屏幕上。（2）裝車速度快。62 t/節(jié)用時一般為60 s，最快能接近40 s，裝66節(jié)整列車用時為50～80 min。（3）裝車精度很高。稱重倉靜稱重誤差只有±0.1%，每節(jié)車皮的裝車誤差可控制在±0.3%，整列車裝車誤差小于±0.3%。（4）裝車質量好。系統(tǒng)裝車后車皮表面平整，幾乎無偏載，可以做到完全符合鐵路運行要求。（5）環(huán)保性能良好。裝車過程為全封閉式，裝載后的車皮表面又有一道碾壓固化封塵的步驟，因此可做到撒煤少、煤塵少，幾乎對環(huán)境無污染。

1.2 快速裝車站的組成

快速裝車站通常包括裝載系統(tǒng)（裝載系統(tǒng)包括緩沖倉、定量倉和裝載溜槽等塔樓設備）、給料系統(tǒng)（由給煤機和膠帶機組成）和采樣系統(tǒng)（由煤炭采制樣和分析化驗設備構成）。此三個系統(tǒng)都配備有PLC遠程控制站和相應的供配電設施[1-2]。

1.3 快速裝車系統(tǒng)升級改造方案的確定

王莊煤礦快速裝車站自2010年投產(chǎn)后從未進行過大規(guī)模檢修，加之平時存在一些維護不利的狀況，導致監(jiān)控系統(tǒng)運行速度變慢，電腦控制故障軟件反饋系統(tǒng)出現(xiàn)誤反饋，無法快速、正確地找出故障點等問題，這些問題嚴重影響了裝車效率。針對王莊煤礦快速裝車站出現(xiàn)的問題，最終決定對裝車站控制系統(tǒng)、給煤機及其控制系統(tǒng)、伸縮溜槽等進行升級改造。

2 控制系統(tǒng)的升級改造

2.1 軟件系統(tǒng)的升級改造

裝車站工控機在運行時，不可避免會產(chǎn)生大量的臨時文件，例如Temp文件。大量臨時文件占用著硬盤和系統(tǒng)資源，導致工控機處理信息速度慢?？刂葡到y(tǒng)的程序和應用軟件增加，產(chǎn)生許多無用節(jié)點，最終工控機的運行速度越來越慢，直接造成上位機操作界面與下位PLC聯(lián)機速度變慢，現(xiàn)場信號傳遞延時。針對該問題進行了軟件升級方案的確定，具體見表1。升級改造后的軟件系統(tǒng)運行良好，響應速度快，克服了上述不足。

表1 軟件升級?方案

2.2 硬件系統(tǒng)的升級改造

升級后的控制系統(tǒng)硬件采用美國Rockwell公司的ControlLogix系列的PLC設備，并通過以太網(wǎng)與兩臺上位機通訊。

Control Logix過程控制站選用的是Logix5555高性能過程控制器，具備32位RISC CPU，它可以實現(xiàn)應用分段，支持多達32個獨立任務運行，具有15個優(yōu)先級，使得系統(tǒng)結構更加優(yōu)良。Logix5555控制器的優(yōu)勢包括：擁有單一框架下的多處理器，可以達到分擔負荷來提高應用性能的目的；CPU可以實現(xiàn)I/O共享；處理器之間的通迅沒有障礙（免去編寫應用代碼的步驟）；I/O工作能力不受固定內存區(qū)域約束等。

3 給煤機的升級改造

由于原給煤機系統(tǒng)老化致使工況動作不及時，極大地限制了工作效率，本次升級改造對給煤機的控制系統(tǒng)做了全面升級并更換了部分硬件。升級改造后給煤機的所有返回信號全部接入輸入模塊，給煤機的集中、就地啟動都受到PLC程序的控制。具體運行過程：在集中控制時，操作員啟動膠帶輸送機，然后在計算機屏幕上選中要開啟的給煤機，所選中的給煤機就開始運行。如果給煤機出現(xiàn)故障，操作界面就發(fā)出報警，提示操作員注意，故障信息就會在報警列表中反映出來。就地運行時，運轉工按就地啟動按鈕，處理器檢測到啟動按鈕的返回信號，就給輸出模塊發(fā)出指令，輸出模塊的輸出點動作，給煤機控制接觸器吸合，給煤機開始運行。

升級改造后的給煤機與膠帶輸送機之間存在閉鎖關系，膠帶輸送機不運行，給煤機就不能開啟。膠帶輸送機運行是給煤機運行的先決條件，這樣可以避免壓死膠帶輸送機的事故。裝車系統(tǒng)在自動或半自動模式下運行時，給煤機的啟動、停止還受到緩沖倉料位信號的控制，當緩沖倉的煤量達到總容積的70%（180 t）時，給煤機自動停止運行，待料位降至50%以下之后，給煤機重新開啟。這樣就避免緩沖倉發(fā)生滿倉、防堵開關動作后造成的重負荷停車，否則就會影響正常的裝車作業(yè)。當膠帶上的煤量過大時，防堵開關來不及動作，還會造成膠帶輸送機非工作面返煤，損壞相關設備，使事故進一步擴大[3]。給煤機的電氣控制原理圖如圖1。

圖1 給煤機的電氣控制原理圖

4 溜槽斷電自動提升保護

伸縮溜槽是通過操作臺上的操作手柄控制電磁換向閥來實現(xiàn)上下提升的。原先裝車站系統(tǒng)在裝車過程中，如果供電系統(tǒng)突然停電，液壓泵將無法繼續(xù)正常工作，電磁閥也無法動作，這時如果火車又不能及時停車的話，就很有可能造成溜槽與車皮相撞的事故，必然會在經(jīng)濟上造成很大的損失。雖然原先系統(tǒng)未發(fā)生過此類事故，但是為了有效地預防此類事故的發(fā)生，經(jīng)過現(xiàn)場研究確定對PLC控制系統(tǒng)進行改造，增加一個15 kVA的UPS，由UPS給PLC電源模塊供電，停電后利用UPS電源實現(xiàn)溜槽自動提升。具體改造方案是：將原控制電源220 V及PLC電源模塊電源220 V均改由UPS的輸出提供；其次在液壓泵空氣開關負荷側引一火線A至中間繼電器C1的線圈上，將UPS的火線H經(jīng)中間繼電器C1的常開觸點送至輸入模塊上。電氣原理圖及梯形圖如圖2。

圖2 溜槽斷電自動提升電氣原理

正常供電情況下，中間繼電器C1帶電，其常開觸點閉合。UPS電源H送至輸入模塊I：005/14，梯形圖中I：005/14的常閉點為假，此時只有通過操作手柄才可控制溜槽的上下移動。在突然斷電情況下，中間繼電器C1失電，其常開觸點斷開，UPS電源H無法送至輸入模塊I：005/14，故梯形圖中其常閉點為真，使輸出點O：016/13也為真，輸出點O：016/13隨即輸出220 V至電磁閥提升線圈C2上，從而利用液壓油路中的余壓將溜槽自動提起，也就杜絕了溜槽與車皮相撞的可能性[4]。

5 結語

對王莊煤礦快速定量裝車站的控制系統(tǒng)、給煤機和溜槽進行了升級改造，改造后的快速定量裝車站運行穩(wěn)定，作業(yè)效率得到了顯著的提高，解決了王莊煤礦快速定量裝車站長時間存在的控制系統(tǒng)出現(xiàn)誤反饋，無法快速、正確的找出故障點，控制系統(tǒng)響應速度慢，給煤機工況動作不及時，溜槽系統(tǒng)斷電隱患等問題。