DOI:10.16545/j.cnki.cmet.2014.04.044 基于PLC的给煤机自动控制技术任伟(古叙煤田开发股份有限公司，四川泸州646000)摘要:介绍了煤矿给煤机控制系统的发展现状，针对其传统电子称重方式存在的问题，提出在给煤机控制系统中引入PLC可编程控制技术和变频调速技术。重点阐述新型给煤机控制系统的工作原理、硬件结构、软件结构、控制方式和技术特点。基于PLC的给煤机自动控制技术，经平煤五矿实际应用，实现了给煤机的自动化控制，提高了给煤机的操控性、可靠性和经济性。关键词:给煤机;自动控制;控制系统中图分类号:TP273文献标识码:B文章编号:1001－0874(2014)04－0106－03ＲesearchonAutomaticControlTechnologyofCoalFeederBasedonPLCＲenWei(GuxuCoalDevelopmentLimitedCompany，Luzhou646000，China)Abstract:Introducesthedevelopmentsituationofcoalfeedercontrolsystem．Aimingattheproblemsoftraditionalelectricalweightingmethods，introducesthePLCcontroltechnologyandfrequencycontroltechniqueinthecoalfeedercontrolsystem．Elaboratestheworkingprinciple，hardwarestructure，softwarestructure，controlmodeandtechnicalcharacteristicsofthenewcoalfeedercontrolsystem．Thiscoalfeederautomaticcontroltechnologyrealizestheauto-controlthroughtheapplicationatNo．5mineofPingmei，whichimprovestheoperation，reliableandeconomic．Keywords:coalfeeder;automaticcontrol;controlsystem0引言给煤机是矿井提运矿物的重要辅助设备，主要用于将煤仓的原煤连续、定量地输送到主井定重或定容装载装置中。称重精度、控制精度、保护功能是衡量给煤机综合性能优劣的三个主要指标，现场实际工况要求给煤机根据主井箕斗的实际装载量，必须实时准确地计算给煤机的给煤量，给煤机配套的控制系统接受箕斗称重信号、给煤机称重信号、煤仓仓位信号，通过逻辑判断自动调整电动机转速，确保原煤的精确装载，避免发生超载或者部分欠载。目前国内大部分矿井井下装载系统配套的给煤机采用单片机控制，使用传统的电子称重方式，在井下恶劣的工况下存在称重精度低、控制精度低、可靠性低、故障率高、操控性差、兼容性差等诸多缺点，一定程度上制约了原煤的提运能力。现将PLC可编程控制技术和变频调速技术引入给煤机控制系统，可以克服上述缺点，提高给煤机的自动化水平和可靠性水平。1控制系统1．1工作原理图1为给煤机自动给煤机控制系统的工作流程，通过控制煤仓闸门可调节煤仓向给煤机输送原煤的流量，布置在给煤机输送带装置上的称重传感器，可对给煤机上原煤总重量进行实时称重，给煤机控制系统接受称重信号、输送带速度信号，通过逻辑判断对驱动电动机进行实时监控和动态调速，确保满足计量装置的定量或定容要求，同时给煤机配套的控制系统还能实现对输送带清扫电动机、电液推杆、液压站电动机等附属设备的控制，及时发现设备运行过程中发生的故障，并采取声光报警响应。·601·煤矿机电2014年第4期中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

图1给煤机控制系统工作流程图1．2系统组成给煤机控制系统主要由监测与调节部分、以及控制及保护部分两部分组成，它们之间存在信号共享、信号反馈、功能互补等诸多紧密联系，共同构成了一套功能齐全、自动化智能化水平较高的自动控制系统。1)监测与调节部分。主要实现对各主要参数的实时监测和调节功能，通过先进的称重传感器装置获取给煤机输送带上瞬时流动给煤量信号，通过速度传感器获取给煤机带速信号，通过计算可得给煤机的实际给煤率值，将实际给煤率和预先设置的给煤率进行对比分析，又通过PID调节给煤机驱动电动机的转速来消除实际给煤率的误差值，从而实现实时动态调整给煤机实际给煤率，确保每个提升循环的给煤总量满足现场提运要求。2)控制及保护部分。主要实现对给煤机各主要设备的自动化、智能化控制，并实现对主要设备的保护功能。该部分以PLC为控制核心，实现对各种监测信号的采集与处理工作，并按照预先设定的参数与程序对相应的控制信号、反馈信号、报警信号进行逻辑处理，不仅可将给煤机控制在合理的运行区间，确保其工作性能，而且通过信号处理，可及时发现设备运行过程中出现的故障，及时采取有效措施，保证安全生产。2硬件设计给煤机控制系统主要由西门子PLC、触摸屏式人机友好界面、DCS分散式电控系统、变频器、称重单元、测速单元、系统保护及报警部分、各种执行机构等组成。控制系统的硬件组成框图如图2所示。2．1控制核心PLC控制器主要实现对各类信号的采集处理、信号通讯，通过逻辑处理进而控制各执行单元的动作，既可保证正常的运行功能，也可实现各种功能保图2给煤机控制系统结构组成图护。西门子S7-200CN编程简单灵活，扩展功能强大，兼容性极佳，能实时修正完善系统的控制回路和保护回路，系统操控、维护和检修更加方便，有效提高了控制系统的自动化水平和可靠性水平，完全满足矿井特殊工况环境下的使用要求。2．2调速核心部件变频器选用西门子公司的MM440变频调速控制器，它具有操控性好、体积小、稳定性好、抗干扰能力强等诸多优点，具有先进的矢量控制系统，可实现多种逻辑控制。系统集控室DCS给定一个4～20mA的给煤率信号，通过控制器PID运算输出4～20mA的速度给定信号，从而确定变频器的频率输出，相应地实时调节驱动电动机的运行速度，将实际煤流量控制在合理范围内。3软件设计在控制方式上，设计了远程流量PID调节控制、就地转速调节控制和停机模式下的设备校验控制三种控制方式，以满足不同工况不同状态下的使用要求。由于煤矿井下工作环境恶劣，设备一旦发生故障会直接影响矿井的正常生产，给煤矿带来巨大的经济损失，故既要求给煤机能高效、可靠地工作，又要易于操控和维护，便于日常检修，还能及时发现并排除设备故障。鉴于上述要求，该系统对给煤机在不同控制方式下的控制功能采用模块化设计，给煤机控制系统的流程见图3。在上述三种控制方式中，正常使用过程中通常采用就地转速调节控制方式，通过预先编制的控制程序和模块化设计，给煤机将按照图4所示的工作流程自动运行。(下转第111页)·701·2014年第4期煤矿机电中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

程自动生成的设备检修计划可有效提高设备检修的科学性和可靠性，对于煤矿安全生产，提高生产效率具有很大意义。参考文献:［1］李新玉．煤矿机电设备检修模式研究［J］．中国煤炭，2011，37(6):83-85．［2］国丽娟．煤矿设备管理中的计划维修与点检制维修［J］．工业技术，2011(25):126-127．［3］梁峰，刘文颖，邹品元．基于图形操作的电网检修计划编制方法研究［J］．电力系统保护与控制，2011，39(10):104-107．［4］缪相林，孙超，李彦．电网检修计划设计的智能分析与可视化实现［J］．西安交通大学学报，2005，39(6):582-585．［5］苏春，周小荃．基于半马尔科夫决策过程的风力机状态维修优化［J］．机械工程学报，2012，48(2):44-49．［6］王善永，范文，钟敦美．基于状态监测的水电厂主设备检修计划决策系统［J］．电力系统自动化，2011，25(16):45-47．［7］施吉林，张宏伟，金光日．计算机科学计算［M］．北京:高等教育出版社，2005．作者简介:白雪(1985－)，女，研究实习员。2011年毕业于大连理工大学电子信息工程学院(硕士学位)，主要从事煤矿机电安全装备的设计研发与检测检验工作。(收稿日期:2014－01－21;责任编辑:陶驰东檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿)(上接第107页)图3给煤机控制系统流程图图4给煤机工作流程图在转速调节模式下，控制系统采集和处理煤仓煤量信号、给煤机带速信号、箕斗计量装置信号等相关参数，通过逻辑判断与计算确定最佳运行转速，然后通过变频器实时调节电动机转速，从而实现转速调节控制，确保给煤精度和给煤效率。4应用效果基于PLC给煤机控制系统在平煤五矿对主井装载系统配套的给煤机进行改造，引入了PLC控制技术和变频调速技术，设计安装了新的现场就地控制柜，将主要电气元件和线路规则有序地集中布置在控制柜内，既美观大方，也便于日常检修维护，同时还安装了触摸屏式人机友好界面，工作人员可通过该界面实现对给煤机运行状态的实时监控，还可根据生产需要和故障反馈通过触摸屏设置和更改系统参数，适时调整和控制给煤机运行状态，确保给煤机的给煤精度和控制精度。该系统于2013年初投入运行一年多来，控制系统运行平稳可靠，既提高了原煤的给煤精度，又提升了称重和给煤效率，为矿企带来了可观的经济效益。参考文献:［1］韩希昌，温希东，刘双保．铁岭发电厂给煤机自动控制系统的改造［J］．沈阳电力高等专科学校学报，2001(1):27-28．［2］季海明，侯宇刚，马运基，等．井下煤仓给煤机智能控制系统的研发与实践［J］．煤矿机电，2010(4):70-72．［3］马玉顺，张春晖．PLC在给煤机变频控制系统中的应用［J］．电气时代，2010，26(7):100-102．［4］胡金华．中小型叶轮给煤机监控系统设计［J］．煤矿机电，2007(3):16-18．作者简介:任伟(1964－)，男，工程师。1990年毕业于四川广播电视大学电气工程系，现从事机电管理工作。(收稿日期:2014－03－17;责任编辑:姚克)·111·2014年第4期煤矿机电中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net