宋傳方

(北京中煤煤炭洗選技術(shù)有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

葫蘆素選煤廠設(shè)計帶煤量為2 400 t/h，煤泥水系統(tǒng)采用2臺NXZ-40高效濃縮機(jī)作為處理煤泥水的設(shè)備，在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)過濃縮機(jī)耙體停轉(zhuǎn)、但集控室運行信號顯示正?，F(xiàn)象，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，液壓馬達(dá)無法產(chǎn)生足夠的扭矩，導(dǎo)致機(jī)械能傳輸功率減小，無法帶動耙體正常運轉(zhuǎn)，但液壓泵站油路循環(huán)系統(tǒng)仍處于正常工作狀態(tài)?；诖朔N情況，選煤廠設(shè)計了一套檢測耙體停轉(zhuǎn)裝置。

1 改造方案及目的

改造的目的是檢測濃縮機(jī)耙體是否停轉(zhuǎn)。通過采用PLC程序自動檢測控制方法，利用梯形圖與功能模塊相組合的方法編寫保護(hù)程序，利用耙體運轉(zhuǎn)中的參照點，計時出電感式接近開關(guān)經(jīng)過2個參照點所用時間T，考慮到耙體運轉(zhuǎn)速度會低于此速度，因此將設(shè)定時間上調(diào)為(100+10)T%，當(dāng)檢測時間大于設(shè)定時間時，中繼器動作，現(xiàn)場聲光報警器發(fā)出警報，集控室操作平臺接收到報警信息，通知崗位人員到達(dá)現(xiàn)場提耙。

通過設(shè)計PLC程序自動檢測控制，對輸入輸出節(jié)點進(jìn)行分配，利用軟件編程實現(xiàn)對設(shè)備運轉(zhuǎn)的檢測，并配備相應(yīng)的外圍保護(hù)裝置，使得安全性、可靠性得到提升，避免因煤泥水沉降，造成壓耙，引發(fā)安全生產(chǎn)事故。

2 自動檢測控制系統(tǒng)硬件組成

為滿足PLC程序自動檢測控制方法，需準(zhǔn)備下列材料：

(1)西門子PLC-200 Smart，型號為6ES72881SR200AA0，RS485通訊線；

(2)筆記本電腦1臺，用于軟件調(diào)試；

(3) 中間繼電器4個，聲光報警器1個；

(4) 網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)，用于對現(xiàn)場設(shè)備監(jiān)控。

2.1 PLC選型及工作原理闡述

2.1.1 PLC選型

為滿足檢測控制需要1臺控制器，考慮到現(xiàn)場實際需要的輸入輸出點位較少，且現(xiàn)場條件惡劣，由于西門子PLC具有高性能，高集成，可靠性，穩(wěn)定性，抗干擾能力強(qiáng)，故選用西門子PLC-200 Smart系列里較為經(jīng)濟(jì)性的一款型號為6ES72881SR200AA0的PLC。

2.1.2 PLC工作原理闡述

PLC在投入運行時，工作過程一般可分為3個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新。

(1)輸入采樣階段。PLC將所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描，將它們存入輸入輸出映象區(qū)中相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，會對用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，不管輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)是否會發(fā)生變化，輸入輸出映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都不會改變。因此，為了將脈沖信號讀入，脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期。

(2)用戶程序執(zhí)行階段。PLC按照由上而下從左至右的順序依次掃描用戶程序。在掃描每一條梯形圖時，從梯形圖左端的各觸點構(gòu)成的控制線路，依次按照先左后右、先上后下的順序?qū)Ω饔|點構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運算，并輸出邏輯運算的結(jié)果，刷新對應(yīng)線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)。在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。

(3)輸出刷新。當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。

2.2 電腦

由于要完成軟件的編程，需要1臺裝有西門子PLC-200 Smart軟件的電腦，用于將PLC和外部檢測裝置建立有效的連接關(guān)系，通過RS485通訊線路將編好的程序下載到PLC中。原則上常用XP系統(tǒng)、Win7系統(tǒng)安裝西門子PLC-200 Smart編程軟件。

2.3 網(wǎng)絡(luò)高清攝像頭

為了實時監(jiān)控濃縮機(jī)是否發(fā)生停轉(zhuǎn)，另加裝高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭，現(xiàn)場使用?？低暩咔寰W(wǎng)絡(luò)攝像頭，將現(xiàn)場設(shè)備的運行畫面?zhèn)鬏斨良厥遥貑T通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控大屏幕實時監(jiān)控濃縮機(jī)，一旦發(fā)生停轉(zhuǎn)，現(xiàn)場聲光報警器會發(fā)出警報，集控員可通過監(jiān)控畫面發(fā)現(xiàn)濃縮機(jī)停轉(zhuǎn)，通知崗位人員現(xiàn)場查看情況，同時可回放任一時刻現(xiàn)場濃縮機(jī)運轉(zhuǎn)情況，有助于分析改善濃縮機(jī)運行狀況。

3 自動檢測控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

圖1所示為現(xiàn)場濃縮機(jī)實際情況，當(dāng)濃縮機(jī)正常運轉(zhuǎn)時用秒表計時得到相鄰2個探點經(jīng)過電感式接近開關(guān)所需的時間，考慮到耙體受阻力時運轉(zhuǎn)的速度會減緩，因此在原有測得時間的基礎(chǔ)上，將設(shè)定時間上調(diào)10%，經(jīng)過測試能很好的滿足現(xiàn)場實際情況。設(shè)探點本身的距離為x，探空區(qū)域距離為y，檢測準(zhǔn)確率為F，由于濃縮機(jī)停轉(zhuǎn)時接近開關(guān)停在探空區(qū)域會觸發(fā)報警，停在探點上則不會觸發(fā)報警，因此存在檢測盲區(qū)。檢測準(zhǔn)確率如式(1)，所得結(jié)果為90.4%，按圖2程序設(shè)計基本能滿足要求。

圖1 濃縮機(jī)現(xiàn)場實物

圖2 濃縮機(jī)檢測裝置程序

圖2設(shè)計基本能滿足檢測濃縮機(jī)是否停轉(zhuǎn)，但缺點在于當(dāng)設(shè)備停轉(zhuǎn)時，電感式接近開關(guān)正好檢測到探點的位置時，程序內(nèi)部的計時器輸入點無法接通，導(dǎo)致輸出點一直為零，外部中繼器無法接通，聲光報警器不會發(fā)出警報。為了改善這種弊端，在不改變外部硬件條件的情況下，對程序重新編寫，利用上升沿、下降沿、計數(shù)器、計時器指令相互結(jié)合的方法編寫程序，電感式接近開關(guān)檢測到探點，上升沿接通計數(shù)器，計數(shù)器的常開觸點閉合，計時器開始計時，耙體正常運轉(zhuǎn)時，未到達(dá)設(shè)定時間時電感式接近開關(guān)離開探點觸發(fā)下降沿，計數(shù)器復(fù)位，計時器清零，當(dāng)電感式接近開關(guān)離開探點觸發(fā)下降沿時，另一計數(shù)器接通，計數(shù)器的常開觸點閉合，計時器開始計時，耙體正常運轉(zhuǎn)時，未到達(dá)設(shè)定時間時電感式接近開關(guān)再次接觸探點觸發(fā)上升沿，計數(shù)器復(fù)位，計時器清零，因此無論電感式接近開關(guān)檢測到上升沿還是下降沿，都會延時到設(shè)定時間后觸發(fā)輸出，并且這種往復(fù)式的循環(huán)消除了檢測盲區(qū)，真正實現(xiàn)了濃縮機(jī)停轉(zhuǎn)后，無論電感式接近開關(guān)探到探點位置，還是探到非探點區(qū)域，計時器都會發(fā)出計時，延時至設(shè)定時間，輸出線圈得電，中繼器接通，集控室操作平臺接收到報警信息，且集控室監(jiān)控畫面顯示聲光報警器發(fā)出警報如圖3所示，程序如圖4所示。

圖3 集控室高清畫面攝像頭顯示屏

圖4 濃縮機(jī)檢測裝置改進(jìn)后的程序

4 結(jié) 語

濃縮機(jī)作為選煤廠重要的處理煤泥水設(shè)備，耙體停轉(zhuǎn)會導(dǎo)致煤泥水沉降壓耙進(jìn)而影響選煤廠的正常生產(chǎn)，為此設(shè)計檢測濃縮機(jī)耙體停轉(zhuǎn)的電控裝置，結(jié)合集控高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)，保證耙體停轉(zhuǎn)時，及時發(fā)現(xiàn)耙體停轉(zhuǎn)，及時檢修。經(jīng)現(xiàn)場安裝使用后，能準(zhǔn)確檢測到耙體停轉(zhuǎn)，并及時發(fā)出報警，從而保障濃縮機(jī)長期高效穩(wěn)定運行，降低了設(shè)備的故障率。