原煤倉料位測量系統(tǒng)與PLC結(jié)合運用實現(xiàn)自動配煤
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原煤倉料位測量系統(tǒng)與PLC結(jié)合運用實現(xiàn)自動配煤
原煤倉料位測量系統(tǒng)與PLC結(jié)合運用實現(xiàn)自動配煤
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科學之友 Friend of Science Amateurs 201 1年12月
原煤倉料位測量系統(tǒng)與 PLC結(jié)合運用實現(xiàn) 自動配煤
黃 焰
(華電能源牡丹江第二發(fā)電廠，黑龍江 牡丹江 157015)
摘 要：為降低輸煤系統(tǒng)工人的勞動強度，減少職業(yè)有害因素對他們身體的危害，實現(xiàn)自
動配煤或遠程控制配煤已經(jīng)刻不容緩。文章介紹的配煤系統(tǒng)是利用PLC的可編輯控制功
能，依據(jù)準確的煤位信號實現(xiàn)配煤系統(tǒng)的自動化。通過光纜的通訊，還可實現(xiàn)現(xiàn)場與控制
室之間的遠程監(jiān)控，達到控制方式多元化。
關鍵詞：煤位信號；PLC；程序控制；自動化；自動配煤
中圖分類號：TQ520．62 文獻標識碼：A 文章編號：1000—8136(201 1)35—0034—02
開關量輸出模塊DO有 l6位，對應各個犁刀的抬犁控制8個，落
1 實施自動配煤的目的
犁控制8個。
火力發(fā)電廠的N臺機組的燃煤配給方式一般采用在膠帶輸 2．2 煤位信號裝置
煤位信號是本系統(tǒng)中較為關鍵的部分，相當于人的眼睛。只
送機上由犁煤器的抬落來配送給原煤倉。由于輸煤系統(tǒng)現(xiàn)場環(huán)
境惡劣、粉塵濃度大，加上各煤倉之間沿線較長，這個配煤過程 有采集到了準確的煤位信號，并保證信號在傳輸過程中不失真，
如果依靠人工就地操作會給操作人員帶來較大的勞動強度和職 反映在 PLC中的煤倉煤位狀態(tài)才是真實可靠的，進而才能對煤
倉有條不紊地進行配煤。本廠采用美國K—M公司生產(chǎn)的SONO
業(yè)病危害。火力發(fā)電廠對配煤系統(tǒng)進行自動化改造的最主要目
Ⅱ系統(tǒng)超聲波料位測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)可靠、靈活、先進、安全，能適
的就是該系統(tǒng)能在科學可靠配煤的前提下實行就地無人操作，
以降低工人的勞動強度，減少職業(yè)有害因素對身體的危害，同時 應各種環(huán)境，而傳感器本身也耐腐蝕、防震、防塵、防水，同時靈敏
提高輸煤系統(tǒng)的自動化程度。 度高、測量誤差小。測量精度小于量程的0．1％，重復誤差小于量
程的0．25％，測量范圍是0．3～15 m。料位系統(tǒng)包含控制器和探頭
2 系統(tǒng)構(gòu)成 兩部分，控制器安裝在煤倉附近的總控箱內(nèi) (PLC也安裝在此
處)，探頭分別固定在每個煤倉口的中間，垂直向下安置，務必使
系統(tǒng)由以下幾個部分組成：PLC、煤位信號裝置、狀態(tài)回訊裝
探頭發(fā)送的超聲波能探測到煤倉的最底部。控制器是用來設定各
置、工控機及通訊設備、就地執(zhí)行設備。為了論述方便，此配煤系
個參數(shù)的，如每個探頭的標識、量程等，控制器對應著 8個超聲波
統(tǒng)假設配給8個煤倉，整個系統(tǒng)見圖1。
探頭。控制器與探頭之間采用同軸電纜連接，軸與屏蔽網(wǎng)分別接
入控制器輸入端口相應的正、負端上，另一端和探頭的正負極相
接，控制器的輸出端接到PLC上。連接方式見圖2。
探頭1 探頭2 探頭8 控制方式狀態(tài)回訊
圖1 系統(tǒng)圖 圖2 連接方式
各部件具體解析如下： 在控制器上設定了超聲波探頭的量程后，對應輸出4～20 mA
2．1 可編程序控制器(PLC) 電流到PLC上。另外，輸出到PLC的電流信號不會變化得很快，
PLC是該系統(tǒng)中最為核心的部分，它好似一個人的大腦，既 因為控制器對探頭傳來的信號先進行過濾，對那些瞬時變化很大
要接受各感官發(fā)出的信息，又要向各肢體按要求發(fā)出指令。本系 的信號不予考慮，而對有效的信號每12次取一個平均值，然后根
統(tǒng)采用美國A—B公司的可編程控制器，它包括電源部分、CPU以 據(jù)每個平均值輸出電流信號到PLC，這樣信號才是比較準確的。
及若干個 Ⅳ0模塊。電源引入的是220 V交流電，CPU是存儲程
序的地方，I／0模塊可完成各種工作。模擬量輸入模塊AI中有 8 2．3 狀態(tài)回訊信號
個通道，分別對應各個煤倉的煤位。開關量輸入模塊DI中有32 回訊信號包括犁刀狀態(tài)回訊和控制方式狀態(tài)回汛。有r抬
位，分別對應各個犁刀的狀態(tài)回訊 16個，控制狀態(tài)回訊 16個。 犁、落犁回訊信號，現(xiàn)場的各個犁的狀態(tài)才可以反映到遠控室的
34一科學之友 Friend of Science Amateurs 201 1年12月
工控機的畫面上。產(chǎn)生抬犁、落犁回訊信號的是Turck接近開關， 接觸器、過載保護器、面板安裝有就地控制按鈕、指示燈及控制
共 16個，每個犁刀對應2個，要安裝在犁刀附近，由相應的執(zhí)行 狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關等。
箱為接近開關提供220 V電源，當接近開關感應到被感體時即會
3 系統(tǒng)工作機理
輸出220 V電壓信號。我們要調(diào)整好接近開關的位置，使犁刀落、
抬到位時除好被接近開關感應到，同時將信號傳輸?shù)絇LC上。當
每個犁煤器均有3種控制方式：程序自動控制、控制室遠程
PLC接到相應回訊信號為 1時，會判斷此時犁刀的落、抬犁狀態(tài)。 控制、手動就地控制。就單一犁煤器來說，只能任選其一，不能兼
自動、遠程回訊信號是根據(jù)相應的執(zhí)行箱上自動，遠程轉(zhuǎn)換開關 容。就地值班員必須將擬用較為復雜的程序控制方式的N個犁
所預置的位置而產(chǎn)生的，相應回訊信號為 1時，PLC會判斷在何 煤器執(zhí)行箱的轉(zhuǎn)換開關預置到程控狀態(tài)(NI>2)，這時，PLC會對
種控制狀態(tài)，當都不為 1時，PLC會判斷轉(zhuǎn)換開關處于就地控制
這幾個煤倉進入程序控制狀態(tài)。首先，PLC對所有在該控制狀態(tài)
狀態(tài)。 下的煤倉的煤位信號進行比較，它將選擇煤位最低的煤倉進行
2．4 工控機及通訊設備 配煤，向其發(fā)出犁刀落下的命令至收到落犁到位回訊，煤流進入
可采用研華IPC工業(yè)控制計算機，CPU為奔騰四1．6 GHz；
該煤倉，煤位逐漸升高。待煤位信號升高至比新最低煤位高50 cm
內(nèi)存為512 MB；硬盤為 120 GB；顯示器為飛利浦 21”液晶顯示 時，系統(tǒng)會暫停向該煤倉配煤，向其發(fā)出犁刀抬起的命令至收到
器，這些設備安放在遠控室的控制臺上。
抬犁到位回訊，再向新最低煤倉發(fā)出配煤指令。如此循環(huán)直至各
要實現(xiàn)遠程監(jiān)控，現(xiàn)場的PLC(下位機)與遠控室的工控機 煤倉都達到程序預設最高煤位?？刂剖疫h程控制較為簡單，就地
(上位機)之間的通訊是必不可少的。只有工控機與PLC“通了 值班員把執(zhí)行箱轉(zhuǎn)換開關預置到遠程控制檔位，遠控人員在上
話”，工控機才能對現(xiàn)場設備實現(xiàn)監(jiān)視和控制?？紤]到環(huán)境的干 位機的顯示界面上進行監(jiān)控，以煤位信號為參考，按照配煤意
擾較大、屏蔽困難，距離又較遠，本系統(tǒng)應采用性能可靠的光纜 愿，用鼠標對犁刀進行控制。手動就地控制則更為直接，轉(zhuǎn)換開
進行通訊。它不但機械強度高、抗拉伸，而且可以保證數(shù)據(jù)在傳 關置于該位置后，由就地值班員用執(zhí)行箱的控制按鈕直接操控
輸過程中不失真。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂缴线€有一些輔助物，它們是 即可。值得說明的是，這3種控制方式在不同煤倉運用時并不沖
光纖模塊、接線盒、屏蔽雙絞線、Rj一45頭。光纖模塊又稱光電轉(zhuǎn) 突，例如：可用程序方式控制 1、2、3、4號煤倉配煤，用遠控方式
換模塊，是用來實現(xiàn)光、電信號互相轉(zhuǎn)換的。將各部分連接好，一 控制5、6號煤倉配煤，用就地操作方式控制7、8號煤倉配煤，實
端接在 PLC的以太網(wǎng)插口上，另一端接在工控機的網(wǎng)卡上。 現(xiàn)配煤方式的多元化。但是，有一點必須引起注意，由于犁刀落
就地執(zhí)行設備包括電動推桿和執(zhí)行配電箱。電動推桿直接 在輸煤皮帶上會給皮帶運行增加很多阻力，因而，落下的犁刀不
支配犁刀的抬起、落下，是終端執(zhí)行器；執(zhí)行配電箱則負責操縱
得超過兩個。
電動推桿，接入三相動力電源，內(nèi)部安裝有自動空氣開關、交流
Coal storage level measurement system with a combination of PLC for
automatic blending
Huang Yan
Abstract：To reduce the labor intensity of coal handling system，to reduce occupational hazards to their health hazards，automatic blending or the
remote control blending has been pressing．This paper introduces the blending system is the use of PLC control functions can be edited，based on
accurate coal-bit signal to achieve blending system of automation．Through the cable of communication，Can also be achieved remote monitoring
between the control room and on-site，control method to achieve diversity．
Key words：coal-bit signal；PLC；process control；automation；automatic blending
一 35—
原煤倉料位測量系統(tǒng)與 PLC結(jié)合運用實現(xiàn) 自動配煤
黃 焰
(華電能源牡丹江第二發(fā)電廠，黑龍江 牡丹江 157015)
摘 要：為降低輸煤系統(tǒng)工人的勞動強度，減少職業(yè)有害因素對他們身體的危害，實現(xiàn)自
動配煤或遠程控制配煤已經(jīng)刻不容緩。文章介紹的配煤系統(tǒng)是利用PLC的可編輯控制功
能，依據(jù)準確的煤位信號實現(xiàn)配煤系統(tǒng)的自動化。通過光纜的通訊，還可實現(xiàn)現(xiàn)場與控制
室之間的遠程監(jiān)控，達到控制方式多元化。
關鍵詞：煤位信號；PLC；程序控制；自動化；自動配煤
中圖分類號：TQ520．62 文獻標識碼：A 文章編號：1000—8136(201 1)35—0034—02
開關量輸出模塊DO有 l6位，對應各個犁刀的抬犁控制8個，落
1 實施自動配煤的目的
犁控制8個。
火力發(fā)電廠的N臺機組的燃煤配給方式一般采用在膠帶輸 2．2 煤位信號裝置
煤位信號是本系統(tǒng)中較為關鍵的部分，相當于人的眼睛。只
送機上由犁煤器的抬落來配送給原煤倉。由于輸煤系統(tǒng)現(xiàn)場環(huán)
境惡劣、粉塵濃度大，加上各煤倉之間沿線較長，這個配煤過程 有采集到了準確的煤位信號，并保證信號在傳輸過程中不失真，
如果依靠人工就地操作會給操作人員帶來較大的勞動強度和職 反映在 PLC中的煤倉煤位狀態(tài)才是真實可靠的，進而才能對煤
倉有條不紊地進行配煤。本廠采用美國K—M公司生產(chǎn)的SONO
業(yè)病危害。火力發(fā)電廠對配煤系統(tǒng)進行自動化改造的最主要目
Ⅱ系統(tǒng)超聲波料位測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)可靠、靈活、先進、安全，能適
的就是該系統(tǒng)能在科學可靠配煤的前提下實行就地無人操作，
以降低工人的勞動強度，減少職業(yè)有害因素對身體的危害，同時 應各種環(huán)境，而傳感器本身也耐腐蝕、防震、防塵、防水，同時靈敏
提高輸煤系統(tǒng)的自動化程度。 度高、測量誤差小。測量精度小于量程的0．1％，重復誤差小于量
程的0．25％，測量范圍是0．3～15 m。料位系統(tǒng)包含控制器和探頭
2 系統(tǒng)構(gòu)成 兩部分，控制器安裝在煤倉附近的總控箱內(nèi) (PLC也安裝在此
處)，探頭分別固定在每個煤倉口的中間，垂直向下安置，務必使
系統(tǒng)由以下幾個部分組成：PLC、煤位信號裝置、狀態(tài)回訊裝
探頭發(fā)送的超聲波能探測到煤倉的最底部。控制器是用來設定各
置、工控機及通訊設備、就地執(zhí)行設備。為了論述方便，此配煤系
個參數(shù)的，如每個探頭的標識、量程等，控制器對應著 8個超聲波
統(tǒng)假設配給8個煤倉，整個系統(tǒng)見圖1。
探頭。控制器與探頭之間采用同軸電纜連接，軸與屏蔽網(wǎng)分別接
入控制器輸入端口相應的正、負端上，另一端和探頭的正負極相
接，控制器的輸出端接到PLC上。連接方式見圖2。
探頭1 探頭2 探頭8 控制方式狀態(tài)回訊
圖1 系統(tǒng)圖 圖2 連接方式
各部件具體解析如下： 在控制器上設定了超聲波探頭的量程后，對應輸出4～20 mA
2．1 可編程序控制器(PLC) 電流到PLC上。另外，輸出到PLC的電流信號不會變化得很快，
PLC是該系統(tǒng)中最為核心的部分，它好似一個人的大腦，既 因為控制器對探頭傳來的信號先進行過濾，對那些瞬時變化很大
要接受各感官發(fā)出的信息，又要向各肢體按要求發(fā)出指令。本系 的信號不予考慮，而對有效的信號每12次取一個平均值，然后根
統(tǒng)采用美國A—B公司的可編程控制器，它包括電源部分、CPU以 據(jù)每個平均值輸出電流信號到PLC，這樣信號才是比較準確的。
及若干個 Ⅳ0模塊。電源引入的是220 V交流電，CPU是存儲程
序的地方，I／0模塊可完成各種工作。模擬量輸入模塊AI中有 8 2．3 狀態(tài)回訊信號
個通道，分別對應各個煤倉的煤位。開關量輸入模塊DI中有32 回訊信號包括犁刀狀態(tài)回訊和控制方式狀態(tài)回汛。有r抬
位，分別對應各個犁刀的狀態(tài)回訊 16個，控制狀態(tài)回訊 16個。 犁、落犁回訊信號，現(xiàn)場的各個犁的狀態(tài)才可以反映到遠控室的
34一科學之友 Friend of Science Amateurs 201 1年12月
工控機的畫面上。產(chǎn)生抬犁、落犁回訊信號的是Turck接近開關， 接觸器、過載保護器、面板安裝有就地控制按鈕、指示燈及控制
共 16個，每個犁刀對應2個，要安裝在犁刀附近，由相應的執(zhí)行 狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關等。
箱為接近開關提供220 V電源，當接近開關感應到被感體時即會
3 系統(tǒng)工作機理
輸出220 V電壓信號。我們要調(diào)整好接近開關的位置，使犁刀落、
抬到位時除好被接近開關感應到，同時將信號傳輸?shù)絇LC上。當
每個犁煤器均有3種控制方式：程序自動控制、控制室遠程
PLC接到相應回訊信號為 1時，會判斷此時犁刀的落、抬犁狀態(tài)。 控制、手動就地控制。就單一犁煤器來說，只能任選其一，不能兼
自動、遠程回訊信號是根據(jù)相應的執(zhí)行箱上自動，遠程轉(zhuǎn)換開關 容。就地值班員必須將擬用較為復雜的程序控制方式的N個犁
所預置的位置而產(chǎn)生的，相應回訊信號為 1時，PLC會判斷在何 煤器執(zhí)行箱的轉(zhuǎn)換開關預置到程控狀態(tài)(NI>2)，這時，PLC會對
種控制狀態(tài)，當都不為 1時，PLC會判斷轉(zhuǎn)換開關處于就地控制
這幾個煤倉進入程序控制狀態(tài)。首先，PLC對所有在該控制狀態(tài)
狀態(tài)。 下的煤倉的煤位信號進行比較，它將選擇煤位最低的煤倉進行
2．4 工控機及通訊設備 配煤，向其發(fā)出犁刀落下的命令至收到落犁到位回訊，煤流進入
可采用研華IPC工業(yè)控制計算機，CPU為奔騰四1．6 GHz；
該煤倉，煤位逐漸升高。待煤位信號升高至比新最低煤位高50 cm
內(nèi)存為512 MB；硬盤為 120 GB；顯示器為飛利浦 21”液晶顯示 時，系統(tǒng)會暫停向該煤倉配煤，向其發(fā)出犁刀抬起的命令至收到
器，這些設備安放在遠控室的控制臺上。
抬犁到位回訊，再向新最低煤倉發(fā)出配煤指令。如此循環(huán)直至各
要實現(xiàn)遠程監(jiān)控，現(xiàn)場的PLC(下位機)與遠控室的工控機 煤倉都達到程序預設最高煤位?？刂剖疫h程控制較為簡單，就地
(上位機)之間的通訊是必不可少的。只有工控機與PLC“通了 值班員把執(zhí)行箱轉(zhuǎn)換開關預置到遠程控制檔位，遠控人員在上
話”，工控機才能對現(xiàn)場設備實現(xiàn)監(jiān)視和控制?？紤]到環(huán)境的干 位機的顯示界面上進行監(jiān)控，以煤位信號為參考，按照配煤意
擾較大、屏蔽困難，距離又較遠，本系統(tǒng)應采用性能可靠的光纜 愿，用鼠標對犁刀進行控制。手動就地控制則更為直接，轉(zhuǎn)換開
進行通訊。它不但機械強度高、抗拉伸，而且可以保證數(shù)據(jù)在傳 關置于該位置后，由就地值班員用執(zhí)行箱的控制按鈕直接操控
輸過程中不失真。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂缴线€有一些輔助物，它們是 即可。值得說明的是，這3種控制方式在不同煤倉運用時并不沖
光纖模塊、接線盒、屏蔽雙絞線、Rj一45頭。光纖模塊又稱光電轉(zhuǎn) 突，例如：可用程序方式控制 1、2、3、4號煤倉配煤，用遠控方式
換模塊，是用來實現(xiàn)光、電信號互相轉(zhuǎn)換的。將各部分連接好，一 控制5、6號煤倉配煤，用就地操作方式控制7、8號煤倉配煤，實
端接在 PLC的以太網(wǎng)插口上，另一端接在工控機的網(wǎng)卡上。 現(xiàn)配煤方式的多元化。但是，有一點必須引起注意，由于犁刀落
就地執(zhí)行設備包括電動推桿和執(zhí)行配電箱。電動推桿直接 在輸煤皮帶上會給皮帶運行增加很多阻力，因而，落下的犁刀不
支配犁刀的抬起、落下，是終端執(zhí)行器；執(zhí)行配電箱則負責操縱
得超過兩個。
電動推桿，接入三相動力電源，內(nèi)部安裝有自動空氣開關、交流
Coal storage level measurement system with a combination of PLC for
automatic blending
Huang Yan
Abstract：To reduce the labor intensity of coal handling system，to reduce occupational hazards to their health hazards，automatic blending or the
remote control blending has been pressing．This paper introduces the blending system is the use of PLC control functions can be edited，based on
accurate coal-bit signal to achieve blending system of automation．Through the cable of communication，Can also be achieved remote monitoring
between the control room and on-site，control method to achieve diversity．
Key words：coal-bit signal；PLC；process control；automation；automatic blending
一 35—
