河南省某熱電站燃料準(zhǔn)備系統(tǒng)是供熱及自備電廠發(fā)電的一套大型燃料運(yùn)輸系統(tǒng)，由四級(jí)皮帶運(yùn)輸機(jī)組成。老系統(tǒng)采用繼電器-接觸器控制，電氣設(shè)備體積大、故障率高、維修量大、工作效率低。由于系統(tǒng)對(duì)四級(jí)皮帶運(yùn)輸機(jī)的自動(dòng)控制要求比較高，近期采用可編程控制器（PLC）對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，與接觸器相結(jié)合進(jìn)行控制，解決了傳統(tǒng)繼電器接觸器控制的諸多問(wèn)題。新系統(tǒng)具有體積小，故障少，接線簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)方便，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行安全可靠等特點(diǎn)。

1 系統(tǒng)功能

1.1 系統(tǒng)組成

熱電站裝機(jī)容量13000KVA,全部采用煤發(fā)電，安裝了四臺(tái)大型鍋爐，最小的75噸，最大的165噸，燃煤量大，運(yùn)輸皮帶長(zhǎng)，級(jí)數(shù)多，運(yùn)輸控制保護(hù)閉鎖多。

熱電站燃料準(zhǔn)備系統(tǒng)主要有橋式抓斗起重機(jī)、給煤機(jī)、皮帶輸送機(jī)、皮帶鼓風(fēng)機(jī)、除鐵器、刮板輸送機(jī)、棒條篩、環(huán)錘式破碎機(jī)、煤位傳感器、鍋爐位置開(kāi)關(guān)等組成。圖1為四級(jí)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)框圖。

圖1 四級(jí)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)框圖
1.2 控制要求

熱電站燃料準(zhǔn)備系統(tǒng)，是一個(gè)大型的皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)，工作任務(wù)重，帶鍋爐多，用煤量大，上燃料的保障性、可靠性、準(zhǔn)確性、及時(shí)性，直接關(guān)系和影響著全廠的供電質(zhì)量和生產(chǎn)效益，所以必須保障這套系統(tǒng)在運(yùn)作過(guò)程中的可靠性。

要求皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)從最后一條皮帶按四、三、二、一逆序啟動(dòng)，加可靠的互鎖環(huán)節(jié)。前三條皮帶都是氣墊式皮帶運(yùn)輸機(jī)，在皮帶啟動(dòng)前要求首先啟動(dòng)它們各自的鼓風(fēng)機(jī)，把皮帶吹起，以減小皮帶運(yùn)行時(shí)的摩擦，如果鼓風(fēng)機(jī)沒(méi)有開(kāi)動(dòng)，不允許皮帶開(kāi)動(dòng)，皮帶和鼓風(fēng)機(jī)之間要加互鎖。四號(hào)配倉(cāng)皮帶給鍋爐下料，用電動(dòng)推桿犁式卸料器進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)下料控制。

用煤流傳感器、行程開(kāi)關(guān)控制皮帶運(yùn)行時(shí)間。為了提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，正常運(yùn)行時(shí)進(jìn)行集中自動(dòng)控制，在故障或特殊情況時(shí)可以現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制。

在每級(jí)皮帶上都裝有除鐵器，由于煤中混有雜物，如鐵器、易燃易爆的金屬物質(zhì)，特別是雷管，雷管若隨煤混進(jìn)鍋爐，將會(huì)引起爆炸等危險(xiǎn)事故的發(fā)生。雷管外面是鐵皮裹著，除鐵器可以對(duì)其起作用，阻止雷管等進(jìn)入鍋爐，引起事故，造成不必要的損失。所以除鐵器不開(kāi)動(dòng)，皮帶不允許開(kāi)動(dòng)。

皮帶運(yùn)輸機(jī)沒(méi)有開(kāi)動(dòng)，不允許開(kāi)振動(dòng)給煤機(jī)，若給煤機(jī)先開(kāi)，會(huì)壓死皮帶，使其無(wú)法正常啟動(dòng)。同樣，振動(dòng)給煤機(jī)沒(méi)有開(kāi)動(dòng)，不能啟動(dòng)抓斗起重機(jī)往給煤機(jī)中送煤，否則會(huì)壓死給煤機(jī)，使其無(wú)法啟動(dòng)。

兩臺(tái)振動(dòng)給煤機(jī)，一臺(tái)正常使用一臺(tái)備用，相互獨(dú)立不可同時(shí)開(kāi)，要求加互鎖。

所有的皮帶運(yùn)輸機(jī)設(shè)備都運(yùn)作起來(lái)后，系統(tǒng)正常工作，使用自動(dòng)下料，電動(dòng)推桿犁式卸料器動(dòng)作抬起放下，要靠鍋爐的位置開(kāi)關(guān)控制，自動(dòng)抬起放下。出現(xiàn)故障，使用手動(dòng)下料，加一個(gè)手動(dòng)電葫蘆使電動(dòng)推桿犁式卸料器動(dòng)作抬起放下。

系統(tǒng)要求皮帶按一、二、三、四順序停車，在皮帶上裝有煤流傳感器，要求煤流傳感器精度要高，當(dāng)煤流走完后，通過(guò)煤流傳感器把皮帶停下來(lái)。先停給煤機(jī)，再停一號(hào)皮帶，按煤流走完的順序停皮帶，上一級(jí)皮帶煤流未走完，下一級(jí)皮帶不允許停下，不能誤動(dòng)作，加必要的互鎖保護(hù)。

在考慮集中控制的同時(shí)，也要考慮現(xiàn)場(chǎng)控制，以免現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生故障，不能停車，要設(shè)現(xiàn)場(chǎng)故障停車開(kāi)關(guān)。設(shè)有故障檢測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，若系統(tǒng)某一部分發(fā)生故障，要有報(bào)警信號(hào)，傳入控制室，運(yùn)行設(shè)備在集控室設(shè)指示燈，正常運(yùn)行工作，指示燈亮;故障時(shí)指示燈閃爍，電鈴響；停止?fàn)顟B(tài)指示燈滅。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 氣墊帶式輸送機(jī)

采用氣墊帶式輸送機(jī)，既將通用帶式輸送機(jī)的支承托輥去掉，改用設(shè)有氣室的盤槽。

由于氣墊帶式輸送機(jī)沒(méi)有滾筒和承載托輥及其阻力，由盤槽上的氣孔噴出的氣流在盤槽和輸送帶之間形成非接觸支承氣膜，在通過(guò)盤槽時(shí)不出現(xiàn)撓曲和摩擦，從而顯著地減小了摩擦損耗，氣墊輸送帶的磨損和撕裂現(xiàn)象比槽形托輥輸送帶少得多，有效地克服了通用帶式輸送機(jī)的接觸支承缺點(diǎn)，因此摩擦力小。功率消耗比普通帶式輸送機(jī)低，也不需要更換和修理托輥費(fèi)用。不發(fā)生盤槽與輸送機(jī)接觸而損壞膠帶的現(xiàn)象，鼓風(fēng)機(jī)的維修費(fèi)僅為槽形托輥修費(fèi)的一小部分，控制設(shè)備也較為簡(jiǎn)單。

2.2 PLC選型

用PLC進(jìn)行控制，外圍設(shè)備少，占地空間小，是實(shí)現(xiàn)集控的良好設(shè)備，三菱可編程控制器（PLC）功能強(qiáng)，控制精度高，運(yùn)行速率快，控制功能性好，可以較好地實(shí)現(xiàn)集中控制和就地分散控制。

現(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)有起動(dòng)、停止、煤流傳感、南北線選擇、鍋爐位置、自動(dòng)卸料、卸料器抬起和放下位置、給煤機(jī)選擇等20個(gè);輸出信號(hào)有振動(dòng)給煤機(jī)、皮帶鼓風(fēng)機(jī)、皮帶除鐵器、皮帶運(yùn)輸機(jī)、棒條篩、破碎機(jī)、刮板輸送機(jī)、卸煤器抬起和放下、故障報(bào)警、起動(dòng)/停車預(yù)告等42個(gè)，為了減少成本并留有充分的余量，選基本單元FX2N-48MR和擴(kuò)展單元FX2N-48ER。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

PLC常用的編程語(yǔ)言有梯形圖語(yǔ)言（LD）、順序功能圖語(yǔ)言（SFC）和功能塊語(yǔ)言（FBD），四級(jí)皮帶輸送機(jī)控制系統(tǒng)屬于典型的順序控制，所以主要采用順序功能圖（SFC）編程。圖2為系統(tǒng)程序流程圖。

圖2 程序流程圖
順序功能圖主要采用步進(jìn)梯形指令編程方式，為了編程方便，程序中采用了許多中間繼電器進(jìn)行程序的記憶、轉(zhuǎn)換，同時(shí)程序中還使用許多內(nèi)部定時(shí)器完成延時(shí)功能。

3.1 起動(dòng)程序

首先，在準(zhǔn)備工作時(shí)，把就地集中轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)閉合，北線開(kāi)關(guān)閉合，給煤機(jī)選擇開(kāi)關(guān)閉合，要自動(dòng)卸料，把自動(dòng)卸料開(kāi)關(guān)閉合，做好啟動(dòng)前準(zhǔn)備工作。準(zhǔn)備工作完備后，按下開(kāi)車按鈕，皮帶運(yùn)輸機(jī)按編寫(xiě)好的程序在PLC的控制下一步步的啟動(dòng)。圖3為起動(dòng)程序流程圖。


圖3 起動(dòng)程序流程圖
3.2 工作程序

當(dāng)所有的設(shè)備啟動(dòng)后，皮帶運(yùn)輸機(jī)就開(kāi)始正常的運(yùn)煤工作，自動(dòng)卸料的電動(dòng)推桿式卸料器在鍋爐位置開(kāi)關(guān)的控制下自動(dòng)工作。

3.3 停止程序

工作完畢之后，鍋爐注滿了，按下停止按鈕，然后皮帶運(yùn)輸機(jī)按程序逐步停止。最后所有設(shè)備全部停下，等待下一次的工作開(kāi)始。

3.4 故障程序

在該四級(jí)皮帶運(yùn)輸機(jī)的故障回路中用了下降沿微分輸出指令，在設(shè)備正常工作時(shí)它遇到上升沿不起作用，當(dāng)故障時(shí)設(shè)備停止運(yùn)行，它就接通故障繼電器線圈，使故障輸出，故障報(bào)警，設(shè)備停止運(yùn)行。在正常的停車情況下，它被停車預(yù)告輸出斷開(kāi)無(wú)效，使其不誤報(bào)故障。