電廠輸煤皮帶樣煤采集自動化系統(tǒng)

1 引言

　 xdpq-100型皮帶中部采樣機(jī)是電廠輸煤物料采樣設(shè)備。一套可靠的自動控制對于連續(xù)、穩(wěn)定的采樣起著重要的作用。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各火力發(fā)電廠滿負(fù)荷運(yùn)行，大量的入爐煤需要進(jìn)行入爐前抽樣檢查化驗(yàn)，為此急需研制入爐煤采樣機(jī)，即入爐煤入爐前，不再人工取樣，而是由入爐煤采樣機(jī)進(jìn)行隨機(jī)取樣，自動檢驗(yàn)。該產(chǎn)品降低了工人勞動強(qiáng)度，極大的提高物料采制樣工作效率，保證了采制樣檢驗(yàn)結(jié)果的客觀公正性。機(jī)械采樣與人工采樣比較，不但安全可靠，勞動強(qiáng)度低，工作效率高，而且采樣隨機(jī)性強(qiáng)。xdpq-100型皮帶采樣機(jī)是依據(jù)gb/t18666《商品煤質(zhì)量抽查和驗(yàn)收方法》，gb/t19494.1-2004《煤炭機(jī)械化采樣》第一部分采樣方法等相關(guān)要求研制開發(fā)，杜絕人為因素干擾和影響。

2 方案設(shè)計

　 在入爐煤采樣中，必需保證連續(xù)安全可靠采樣，才能有效降低運(yùn)行成本。因此，如何在保證控制安全可靠的前提下，實(shí)現(xiàn)低成本自動化，是采制樣自動控制設(shè)計者主要考慮的問題。該控制系統(tǒng)是根據(jù)入爐煤采樣系統(tǒng)操作規(guī)程及控制要求設(shè)計的，具有對入爐煤采樣系統(tǒng)進(jìn)行全自動智能控制及故障檢測保護(hù)等功能。主要控制對象為電機(jī)、采樣桶。系統(tǒng)采用西門子6吋單色觸摸屏作為顯示和操作平臺，以安陽鑫達(dá)公司采樣統(tǒng)控制專用模plm作為信息處理和中央控制單元；同時予留了標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口，可與中央操作系統(tǒng)連網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自控及遠(yuǎn)程監(jiān)控。

　 控制系統(tǒng)采用西門子plc技術(shù)平臺，同時嵌入工業(yè)控制軟件和控制外圍的工藝結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)軟件不僅實(shí)現(xiàn)了入爐煤采樣系統(tǒng)的手/自動控制、工況監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)記錄等一般的監(jiān)控要求，還增加了公司針對近幾年采樣系統(tǒng)事故進(jìn)行仔細(xì)分析和研究的成果，具備了豐富的采樣故障檢測、采樣故障報警、故障處理等功能，最大限度的保證了智能采樣系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。同時公司對控制柜進(jìn)行了專業(yè)的造型設(shè)計，數(shù)控制造，使得控制柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部造型更符合工業(yè)現(xiàn)場要求和人體工程學(xué)，使得采樣智能系統(tǒng)控制更加完美。

3 入爐煤采樣系統(tǒng)設(shè)計

　 3.1 原理設(shè)計

　 本機(jī)有plc控制系統(tǒng)控制一電機(jī)-減速機(jī)，減速機(jī)輸出軸上安裝有采樣鏟，采樣鏟在plc控制系統(tǒng)的控制下，定時旋轉(zhuǎn)采取運(yùn)行中皮帶上的煤樣，被采取到的煤樣經(jīng)流槽流入盛樣桶里，盛樣桶放在可移動的小皮帶機(jī)上，根據(jù)需要小皮帶機(jī)上可放置數(shù)個盛樣桶，小皮帶機(jī)由機(jī)架、電機(jī)、減速機(jī)、皮帶、托輥、接近開關(guān)組成，在同一個plc控制系統(tǒng)控制下，第一個盛樣桶裝滿時，自動移動，將第二個盛樣桶放在流槽下面等待裝樣，在第二個盛樣桶裝滿時，自動移動，將第三個盛樣桶放在流槽下面等待裝樣，依次第三、第四…..個盛樣桶都裝滿，本系統(tǒng)還有數(shù)字顯示板，數(shù)字顯示板根據(jù)接近開關(guān)檢測到盛樣桶的移動次數(shù)，動態(tài)顯示裝滿樣桶數(shù)，提示取樣工何時去換桶。本系統(tǒng)還配備有煤層監(jiān)測系統(tǒng)，皮帶機(jī)上無煤或煤少時延時取樣。皮帶采樣機(jī)系統(tǒng)由plc控制系統(tǒng)、采樣機(jī)、小皮帶機(jī)和數(shù)字顯示板組成。

　 3.2 電控設(shè)計

　 plc控制系統(tǒng)由壁掛式電器柜、接觸器、plc、觸摸屏組成，采樣機(jī)由機(jī)架、電機(jī)、減速機(jī)、采樣鏟、機(jī)器罩、檢測開關(guān)組成，小皮帶機(jī)由機(jī)架、電機(jī)、減速機(jī)皮帶、托輥、接近開關(guān)組成，數(shù)字顯示板有檢測開關(guān)、數(shù)碼管、技術(shù)模塊、鐘表模塊組成。

　 （1）整個采樣系統(tǒng)系統(tǒng)控制器設(shè)計了電腦及強(qiáng)電兩部分。
　
　（2）采樣系統(tǒng)系統(tǒng)控制柜具有較強(qiáng)的人工智能，觸摸屏以全中文菜單方式顯示，以人機(jī)對話方式與采樣系統(tǒng)系統(tǒng)用戶交互信息，給操作者帶來極大方便。

　 （3）采樣系統(tǒng)控制器實(shí)時采集采樣系統(tǒng)各項(xiàng)工況信號，并軟件處理分析，實(shí)時采樣系統(tǒng)的正常、安全運(yùn)行。

　 3.3 功能設(shè)計

　 （1）現(xiàn)場信號采集：采集現(xiàn)場信號，進(jìn)行信號處理、計算。并保存數(shù)據(jù)以方便用戶查閱，同時對采樣系統(tǒng)全自動運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。確保采樣系統(tǒng)的正常、安全運(yùn)行。

　 （2）設(shè)置采樣系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)；設(shè)置采樣系統(tǒng)全自動運(yùn)行所需時間間隔、采樣量多少、時段等參數(shù)。

　 （3）信息處理：將現(xiàn)場采集的信號進(jìn)行智數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計處理，完成故障預(yù)測、故障處理、數(shù)據(jù)查詢打印等工作；

　（4）動識別故障并保護(hù)：發(fā)生故障時，軟件自動識別故障，保護(hù)采樣系統(tǒng)及附屬設(shè)備安全。

（5）通訊功能：通過rs-485通訊可把工況數(shù)據(jù)實(shí)時傳送至中心機(jī)房并接收中心指令，控制采樣系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備運(yùn)行。

　（6）軟手動功能：手動、自動切換功能。

　 （7）定時功能:該控制系統(tǒng)可以通過對定時功能操作，使系統(tǒng)自動進(jìn)入上班或下班狀態(tài)。控制系統(tǒng)可在365天內(nèi)設(shè)置四組定時時段，不同季節(jié)時段用戶可以設(shè)置不同的時段范圍。

　（8）信息記錄與查詢功能:控制系統(tǒng)在正常工作時，每隔一個時間段記錄采樣系統(tǒng)運(yùn)行工況數(shù)據(jù)，負(fù)載累計運(yùn)行時間、設(shè)備運(yùn)行狀況等。當(dāng)故障發(fā)生時系統(tǒng)將及時記錄故障信息。觸摸屏可存儲一個月信息量，自動生成工作報表及故障記錄，存儲的信息可通過查詢鍵在觸摸屏上查詢，也可打印輸出。

4 結(jié)束語

　 本系統(tǒng)投入運(yùn)行半年來，穩(wěn)定可靠，采樣有效率大幅度提高，以低成本及完善的功能贏得了操作人員的好評。通過這次成功的設(shè)計實(shí)踐我們認(rèn)為，一套控制系統(tǒng)的設(shè)計不能一味求大求先進(jìn)。采用集中控制還是分散控制，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)投資成本。研制過程中，各控制單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、檢測元件都充分考慮了其可靠性抗干擾性。以plc為控制核心的采樣控制系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)全自動實(shí)時監(jiān)控運(yùn)行，采樣效率高, 節(jié)能環(huán)保,勞動強(qiáng)度大大降低，采樣間隔精確。采樣裝置具有人機(jī)界面友好、操作簡單、運(yùn)行可靠、負(fù)荷適應(yīng)性強(qiáng)、管理方便等特點(diǎn)。使原有采樣制樣設(shè)備得到改進(jìn)和完善，不僅適合在焦化冶金行業(yè)中采用, 也適合在火電廠中應(yīng)用。