西门子自贡授权代理商

　0 引言

　　莱钢焦化厂现有3套干熄焦系统, 年干熄能力300多万吨焦炭, 日产蒸汽4 300多吨, 年干熄焦蒸汽发电量4亿多千瓦时。干熄焦PLC 控制系统为干熄焦系统设备的控制中心, 具有输入/输出点多、控制复杂等特点, 由于PLC 控制系统原设计和采用设备存在缺陷, 经常造成系统内故障, 致使干熄焦系统无法正常生产, 无法保证干熄率指标和干熄焦发电的正常运行。为此, 针对PLC 控制系统存在的问题, 进行了改造和采取了一些措施, 取得了明显效果。

　　1 干熄焦PLC控制系统概述

　　干熄焦PLC 系统在干熄焦综合电气室和干熄焦除尘系统电气室各设置一套三电一体化的PLC 控制系统。监控计算机设在干熄焦综合控制室, 干熄炉系统设置8套监控画面, 除尘系统设置2套监控画面, 分别实现对干熄焦生产过程和干熄焦除尘系统生产过程的集中控制、监视和管理。监控计算机采用工业以太网通讯方式, 通过工业交换机与PLC控制站相连, 见图1。

　　根据工艺需求, 综合电气室采用冗余结构的西门子PCS7系列的AS417- 4H; 地面除尘站和除盐水站控制系统均采用西门子PLC S7- 400系统, 通过IM460 /461联接2个分站。提升机本身设置独立的PLC 系统, 采用西门子PLC S7- 400系统, 通过硬线连接的方式与综合电气室PLC 站进行数据交换, 实现数据信息通信。

　　2 干熄焦PLC系统改造

　　2.1 PLC电气系统供电电源改造

　　PLC系统的正常供电电源为市电, 市电由莱钢电网提供, 因大型电力设备启停、电网短路故障等, 引起电网电压波动较大, 电网电压的不稳, 会导致PLC 电源故障, 严重时可烧毁PLC 电源模块及其它数据模块。为此, PLC控制系统均增加相应容量的不间断供电电源( UPS ), 不间断电源具有较强的抗干扰和滤波能力, 保证了电源电压的稳定性, 保证了PLC控制系统电源的可靠性。

　　2.2 PLC系统输入/输出的隔离改造

　　PLC系统的输入/输出模块内部都采用光耦合技术, 输入电信号经过发光二极管发光, 再由感光元件转变成电信号, 在此过程可以在一定程度上防止外部信号对内部的干扰损坏, 但在外部发生强电入侵等情况下还是能够出现损害输入/输出点的情况。从安全方面考虑, 将进入PLC 柜的输入/输出普通端子改为带报警和容断功能的接线端子, 防止线路短路等故障造成PLC 系统断路器过电流跳闸或损害PLC 系统部件, 影响PLC系统的安全运行。通过以上改造, 也可方便PLC 外部故障的查找,哪个接线端子报警, 相应的信号就出现了问题, 节约了故障查找时间。

　　2.3升机检测限位的软硬件改造

　　提升机PLC 系统是干熄焦PLC 控制系统的重要组成部分, 提升机14 个现场检测限位信号进入提升机PLC 系统, 对提升焦罐的位置进行判断和实施控制。表1为提升机各检测限位的运行功能。

　　对由于检测限位问题出现的典型故障进行统计:一是待机位检测失败; 二是吊钩打开失败; 三是提升塔和冷却塔对中失败; 四是提升机减速失败等。

　　提升机出现的上述故障, 造成提升机不能正常运行或误动作, 严重制约提升机安全稳定运送红焦的需求。提升机的安全稳定以及运行环境要求限位要具有耐腐蚀、防尘、防水、高稳定性的特点。为此将原先的光电开关全部更换为进口非接触式电感传感器, 型号为: PEPPERL + FUCHS SJ30- A2?? 并且通过在待机位、上减速限位、吊钩打开位关键部位建立双限位(即用两个限位实现一个限位作用)来确保提升机安全运行。

　　由于各检测限位都分布在提升机35 m 的井架上, 若检测限位的线路及底座支架出现问题时, 相应处理难度较大, 处理时间较长。为此采用以下改进措施: 用秒表计算出提升机各加减速时间段的动作时间, 在提升机程序里把各加减速时间作为加减速限位的后备保护, 保证在提升机加减速限位出现问题时, 也能维持生产要求, 可把故障处理时间安排在检修时间。经过以上改造, 提升机运行稳定性提高,大大降低了提升机故障率及干熄焦系统故障率。

　　2. 4入装置限位的改造

　　当提升机提升至提升井架上部时, 提升机向中控室PLC 发出打开装入装置的请求, 中控室接到请求信号后, 自动向装入装置发出打开装入装置的动作指令, 装入装置电动缸开始打开装入装置, 电动缸电机转到设定转数, 触点闭合后, 向中控室发出装入装置开到位信号, 中控室PLC 系统发出提升机下落装焦指令。在此过程中, 曾经出现过两次因装置未打开, 而开到位信号到, 发生PLC 误发装焦指令, 造成红焦落地事故。 

　　第一次, 由于电动缸传动轴与轴套脱节, 电机转数达到后触点闭合发出了装入装置开到位信号, 提升机下落装焦, 造成红焦落地; 第二次, 装入装置小车的前水封槽盖和后部装入装置红焦装入漏斗连接销子脱落, 电动缸开到位触点闭合,红焦落地造成设备严重烧毁。从两次事故可以看出从电动缸引出的开到位触点不能准确的反映装入装置的实际位置, 上述原因将会造成假信号。为此, 采取了改进措施: 一是在电动缸传动连接轴上新做一键, 防止连接轴的脱节; 二是在装入装置后部增加一机械限位(见图2) , 将此机械限位信号与电动缸开到位信号在中控室PLC 程序里进行串编程, 机械限位和电动缸的电限位都到, 才能进行下一步操作, 实现了双重保护和生产安全本质化。装入装置限位开关见图2。

　　2.5 干熄焦PLC的抗干扰问题

　　PLC系统的抗干扰能力关系到整个系统可靠运行, 它不仅与PLC 生产厂家设备的抗干扰能力有关, 而且和工程设计、安装施工、使用维护有关。

　　2.5.1 干扰分类

　　干扰可粗略分为两类: 一是模拟量信号干扰, 即仪表供电电源对仪表模拟量信号可能的干扰; 二是数字量信号干扰, 即PLC 系统D I/DO 信号受电磁辐射感应的干扰, 若产生干扰, 电缆会产生电压, 电压超过一定值, 会致使PLC 控制失灵, 造成PLC 系统误动作, 致使设备误动作, 从而影响安全生产。同时, 干扰也会造成PLC 输入/输出模块损坏。

　　2.5.2干熄焦PLC 系统的抗干扰措施

　　1)首先, 将动力缆与控制缆分开敷设, 从而避免动力缆对控制缆的电磁干扰; 再次, 仪表电源电缆和信号电缆分开敷设, 减少电源对模拟量信号的干扰。例如: 提升机的机械室进线由于既有提升机电机、走行电机等电力电缆又有检测限位等信号电缆,时常出现信号干扰问题, 为此将原先的坦克链更换为电缆小车, 采用动力电缆和信号电缆分段、分层进线方式解决了此处干扰问题。

　　2)硬件滤波及软件抗干扰措施。信号在接入计算机前, 采用在信号线与地间并接电容, 可以减少共模干扰, 在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。由于电磁干扰的复杂性, 要根本消除硬件干扰影响是有一定困难的, 因此, PLC控制系统在软件设计和组态时, 还应在软件方面进行抗干扰处理, 进一步提高系统的可靠性。采用措施: 数字滤波和工频整形采样, 可有效消除周期性干扰; 定时校正参考电位, 并采用动态零点, 可有效防止电位漂移; 采用间接跳转, 设置软件陷阱等都能提高软件结构可靠性。

　　3)采用正确接地系统, 接地应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响, 装置之间的信号交换频率一般都低于1MH z, 所以PLC控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式(但是提升机速度编码器装置属于高交换频率, 接地线必须采用两端接地方式并且两端要接于同一地)。干熄焦综合电气室控制柜曾因为接地不规范每次打雷下雨就出现强烈干扰并极易烧毁信号板, 通过对接地系统进行重新改造从根本上杜绝了此种情况。

　　3 结语

　　经过改造和采取的措施, 干熄焦PLC 系统的故障停机率降低, 系统运行更稳定、可靠。提高了干熄焦干熄率, 保证了高炉对干熄焦碳的需求。

　0 引言

　　本文介绍了西门子S7-200 PLC 以及上位机监控软件“Kingview 6.52”实现的带式输送机传输监控系统，实现对带式输送机运输过程的监控及数据处理。详细阐述了系统的控制要求、硬件组成以及上位机监控，系统结构简单、实时性好。

　　1 控制要求

　　本系统是根据煤矿现场要求设计的，主要分为2 种控制形式：①简单控制，该部分实现输送机电机的启动、停止，对于各种保护不做要求;②保护控制，具有跑偏、撕裂、急停、温度、堆煤、烟雾、速度等保护功能。整个系统实现逆煤流启动、顺煤流停止的远程集中控制。

　　(1)实现系统集中监控，实时监控设备状态和运行参数，并显示数据曲线;

　　(2)控制方式分集控自动/集控手动/就地，3 种方式可转换。正常运行时，使用集控自动方式，设备按工艺要求的顺序和流程由上位机自动启停;集控手动时，可在控制面板上操作各设备，无闭锁和联动关系;就地时，在现场按钮盒操作;

　　(3)启动设备前由集控台发预告信号，预告3 s后，若现场均满足集控自动启动条件，设备按顺序自动启动。现场可用停车钮停止启动过程;

　　(4)现场信号箱设起/停车按钮，现场可随时停车。若设备由集控启动，控制系统接到现场停车信号后，可作急停处理，实施故障停车操作;

　　(5)按“技术规定”带式输送机装设拉线开关、跑偏保护、低速保护等，这些信号均接入集控系统，参加设备的紧急停车和闭锁停车;

　　(6)对设备故障和工艺参数的异常实时报警，并由指示灯提示。一般故障只报警，现场非正常停车或严重故障时， 故障设备及其上游设备紧急停车，下游设备顺煤流延时闭锁停车。2 台设备电动机的接线图相同，如图1 所示。

　　2 系统的硬件组成

　　PLC 控制系统由1 台SiemensS7-200PLC 作为控制中心，控制所有数字和模拟I/O 模块。设备状态通过数字输入模块(DI)读入，数字输出模块(DO)用于设备控制，电动机的温升经红外测温传感器变为4~20 mA 的电流通过模拟量输入模块(AI)读入。

　　选用224XP 的CPU 模块, EM221 型数字量输入模块， PC/PPI 编程/通讯电缆， zyjx-3 电动机(附传送带)，IRTP 300L 型的红外温度传感器来测量温度，LJ12A3-4-Z/BY 型的接近开关来测量转速，SS-168P 型的烟雾报警器来检测输送带上的烟雾信号，拉线开关用行程开关(西门子3RG4041-6JBOO)，用微动开关来检测输送带的跑偏、撕裂、堆煤等故障。PLC 的接线图如图2 所示。

　　3 上位机PLC 与组态王通信 

　　根据生产要求，系统各部分主要分为2 种控制形式：简单控制、保护控制。整个系统实现逆煤流开车、顺煤流停车的远程集中控制。PLC 与组态王数据通信如图3 所示。

　　传感器的状态显示直观： 绿色灯表示正常，红色表示有故障。可以通过界面设定温度和速度的上限值， 同时还可以实时地显示温度和速度的值，当前值超过上限值时，温度报警指示和速度报警指示变为红色。带式输送机由按钮控制顺序起停。

　　4 结语

　　当系统运行时， 首先进入组态王的登陆界面，输入用户名和密码就可以进入系统的主界面。该系统实现了组态王对整个煤矿输送带集控系统的实时监控。用2 台设备电机模拟了多台流程设备电动机的顺序控制， 实现了逆煤流开机和顺煤流关机。用对电动机的温升控制模拟了对模拟量的控制。