摘 要: 本文介紹了基于給煤機(jī)的工藝過(guò)程設(shè)計(jì)出給煤機(jī)的控制系統(tǒng)。文中說(shuō)明了該系統(tǒng)如何使用控制器、變頻器及PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)給煤機(jī)給煤量的精確控制。經(jīng)應(yīng)用證明該系統(tǒng)具有很好的控制性和可靠性。

關(guān)鍵詞: 給煤機(jī);控制器;變頻器;PLC

Abstract: This article introduced the control system of coal feeder which is based on the technics process of coal feeder. It explained how can the system control the coal quantity exactly by using controller, transducer and PLC. The practical application proves that the system is very controllable and reliable.

Key words: Coal feeder; Controller; Transducer; PLC

1. 引言

給煤機(jī)是煉鐵廠(chǎng)中重要?jiǎng)恿υO(shè)備, 主要任務(wù)是均勻、連續(xù)、定量地給煤到磨煤機(jī)中, 并且可以在輸送過(guò)程中對(duì)煤連續(xù)稱(chēng)重, 同時(shí)根據(jù)燃燒系統(tǒng)需求的煤量信號(hào), 隨時(shí)調(diào)節(jié)給煤量。電子稱(chēng)重式給煤機(jī)控制柜是武鋼煉鐵廠(chǎng)煙煤一期給煤機(jī)的配套控制設(shè)備，在整個(gè)給煤機(jī)的運(yùn)行、維護(hù)過(guò)程中，起著重要作用。給煤機(jī)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)燃煤進(jìn)行精確計(jì)量，并根據(jù)人工設(shè)定值和燃燒控制系統(tǒng)的反饋信息控制給煤率，自動(dòng)調(diào)整皮帶的行進(jìn)速度，

圖1給煤機(jī)控制系統(tǒng)工藝圖

以調(diào)節(jié)給煤量，使輸送入鍋爐的燃煤與所需燃料相匹配，從而達(dá)到理想的經(jīng)濟(jì)效益及管理效果。圖1為給煤機(jī)控制系統(tǒng)工藝圖。從煤倉(cāng)原煤斗，經(jīng)原煤斗閥門(mén)，落至傳送皮帶上的煤，通過(guò)皮帶輸送至落煤斗，再經(jīng)落煤斗閥門(mén)控制，落入磨煤機(jī)中。

2. 給煤機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 給煤機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理

給煤機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理是測(cè)量皮帶上單位長(zhǎng)度的煤重q（kg/m）和皮帶的行進(jìn)速度V（m/s），兩者相乘得出實(shí)際的給煤率。把實(shí)際的給煤率對(duì)時(shí)間t（s）進(jìn)行積分,得到實(shí)際的給煤量。控制器不斷將實(shí)際的給煤率與人工鍵入或遠(yuǎn)距離遙控輸入的4～20mA 給煤率的設(shè)定值相比較后經(jīng)PID 運(yùn)算,自動(dòng)調(diào)節(jié)輸送皮帶速度,達(dá)到精確的給煤率。

如圖2 所示給煤量: 其中: t0，t1是煤從輸送皮帶X0到X1通過(guò)的時(shí)間;q·v 為給煤率。

圖2稱(chēng)重原理圖

2.2 控制系統(tǒng)的構(gòu)成

本控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備主要由西門(mén)子S7-300的PLC，富士變頻器FRN3.7G11S-43.7KW，MT2105數(shù)字型給料機(jī)控制器，重量檢測(cè)機(jī)構(gòu)，給煤機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速檢測(cè)機(jī)構(gòu)及各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成?？刂葡到y(tǒng)各主要組成結(jié)構(gòu)間的接口及信號(hào)傳送如圖3所示：

本控制系統(tǒng)的核心是拉姆齊2105給煤機(jī)控制器，是專(zhuān)用于稱(chēng)重皮帶給料機(jī)的。它內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器可以根據(jù)設(shè)定的給煤率給定值。由圖3可知，控制器發(fā)出皮帶速度給定信號(hào)給變頻器的端口11、12、13來(lái)調(diào)節(jié)皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度，并對(duì)給煤控制系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)（如給煤量，給煤率等）進(jìn)行計(jì)量、統(tǒng)計(jì)，并顯示出來(lái)方便使用。

變頻器主要用于各種變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置，尤其適用于水泵、風(fēng)機(jī)和傳送皮帶系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置。它具有模塊化的設(shè)計(jì)。操作面板和通訊模塊可以不使用任何工具，非常方便的進(jìn)行更換。變頻器接收到給煤機(jī)控制器的4～20mA速度給定信號(hào)后，根據(jù)該信號(hào)來(lái)相應(yīng)調(diào)節(jié)皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行速度，以達(dá)到調(diào)節(jié)給煤率的目的。同時(shí)，根據(jù)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的狀態(tài)信號(hào)及PLC的皮帶啟/停信號(hào)，發(fā)出其工作/故障信號(hào)給PLC。

本系統(tǒng)采用的西門(mén)子S7-300系列PLC，圖3中只將PLC與變頻器及控制器間的信號(hào)傳送情況畫(huà)出。它有30個(gè)輸入點(diǎn)，24個(gè)輸出點(diǎn)。PLC程序根據(jù)輸入的各控制信號(hào)做出相應(yīng)的輸出給控制器、變頻器、繼電器等其他器件。具體的程序設(shè)計(jì)思想可見(jiàn)文中3.2部分。

2.3 系統(tǒng)的工作方式（結(jié)合WZK1）

該系統(tǒng)有五種工作方式即萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)WZK1的五種狀態(tài)：備用（就地備用手操），手操（遠(yuǎn)方手操），運(yùn)行（就地運(yùn)行），遙控（遠(yuǎn)方遙控），停止（就地）。下面將其中的幾種工作方式進(jìn)行詳細(xì)的介紹：

（1）就地備用手操及遠(yuǎn)方手操

當(dāng)給煤機(jī)控制系統(tǒng)中的PLC或者計(jì)值器失效時(shí)，可使用控制柜面板上的電位器（萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)WZK1撥到“備用”位置）或集控室給定的4～20MA電流信號(hào)（萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)WZK1撥到“手操”位置）直接調(diào)節(jié)皮帶速度。此時(shí)控制柜的控制系統(tǒng)脫離控制。

（2）就地運(yùn)行

當(dāng)集控室發(fā)出一個(gè)給煤機(jī)啟動(dòng)信號(hào)且控制柜急停按鈕沒(méi)有按下，也無(wú)保護(hù)停機(jī)信號(hào)時(shí)，給煤機(jī)將被啟動(dòng)，然后判斷是就地方式或是遠(yuǎn)方方式進(jìn)入不同的運(yùn)行方式。

（3）遠(yuǎn)方遙控方式

遙控方式是給煤機(jī)控制系統(tǒng)主要的工作方式，所謂的“遙控”是相對(duì)集控室而言，也就是說(shuō)給煤機(jī)在該工作方式下接受來(lái)自集控室的控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)煤量控制，控制信號(hào)主要有給煤機(jī)的啟動(dòng)停止信號(hào)和請(qǐng)求給煤率信號(hào)。當(dāng)操作人員選擇“遙控方式”時(shí)，給煤機(jī)按用戶(hù)請(qǐng)求的給煤率實(shí)現(xiàn)恒流量控制。

（4）停止方式

使給煤機(jī)停止工作，有兩種方式：其一，就是正常停機(jī)，集控室發(fā)出一個(gè)給煤機(jī)停止信號(hào)逐漸停皮帶，給煤率逐漸降為零，停清掃鏈，進(jìn)入停機(jī)態(tài);其二就是急停，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)報(bào)警或緊急狀況時(shí)，按下控制柜上的“急停”按鈕，則給煤機(jī)上的截門(mén)被關(guān)上。

圖3. 控制系統(tǒng)各主要組成結(jié)構(gòu)間的接口及信號(hào)傳送情況

3. 控制系統(tǒng)的控制流程

程序設(shè)計(jì)的基本思想如圖4所示：

圖4.控制系統(tǒng)程序流程圖

4. 結(jié)論

電子稱(chēng)重式給煤機(jī)控制柜是武鋼煉鐵廠(chǎng)煙煤一期給煤機(jī)的配套控制設(shè)備，在整個(gè)給煤機(jī)的運(yùn)行、維護(hù)過(guò)程中，起著重要作用。本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)燃煤進(jìn)行精確計(jì)量，并使輸送入鍋爐的燃煤與所需燃料相匹配，從而達(dá)到理想的經(jīng)濟(jì)效益及管理效果。本系統(tǒng)采用最新的、先進(jìn)的控制設(shè)備，使控制系統(tǒng)具有良好的設(shè)備完好率和使用率，從而確保生產(chǎn)線(xiàn)的正常、安全運(yùn)行。

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