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输煤控制系统的设计

郑君

中国农业大学工学院机械电子工程系，北京，100083

摘要：本文主要通过对输煤系统的工艺进行分析，应用可编程控制器技术，设计了原料输煤系统的控制程序，其中详细地介绍了面向对象技术在原料输送系统的控制程序中的应用以及系统对系统上位机监控部分的组态。针对原料输送系统中系统庞大、关系复杂的特点，

采用面向对象分析和设计的编程思想，从整个输送系统的相关数据入手，按照工程的标准和严格的规范将系统划分为相应功能块，以模块调用的方式对整个系统进行编程，简化程序，提高系统的可维护性，加快了系统的开发过程。

关键词：输煤系统面向对象plc

引言

目前，大多数工业的输煤系统仍采用常规的继电器逻辑控制，只能通过操作台按钮进行操作。设备陈旧，继电器数量多，动作频繁，触点易损坏故障率高，并且只能采用现场手动控制方式，控制室与现场之间需要电话联系，整个系统自动化程度低，不利于事故的处理，严重影响生产的正常运行。工作环境恶劣、人工作业通讯难以畅通。图1所示为输煤系统现场。

图1输煤系统现场

近几年来，国外PLC技术取得了飞跃，其容量成倍扩大、体积不断缩小、功能不断增强，不但具有逻辑运算、计时、计数、顺控等功能，还具有PID等特殊控制功能。可直接进行A/D，D/A转换，还开发了管理控制一体化，使操作、使用和项目开发变得简单、方便。与此同时，PLC技术在输煤系统中亦得到了广泛的应用，除翻车机、斗轮机、皮带输送机系统等大型工矿设备实现了PLC控制外，环式给煤机、采样机等中型设备也实现了PLC控制。图2所示为输煤现场总览[1]。

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图2输送系统现场总图

随着工业的飞速发展，输煤生产进入了一个高峰期。原煤的需求量也越来越大，新技术的不断推广和应用，使得以降低成本，提高生产效率成为人们不断追求的目标。然而我国的工业仍处于一个调整阶段，主要存在以下问题：

设备陈旧，工厂建设比较早，生产布局差。

工艺落后，能源消耗大。

继电器数量多，故障率很高。

工作条件恶劣，生产效率低下。

以上的所列的种种问题，已经严重制约了输煤系统的生产水平，因此设计建设工程运行良好、效益明显、技术和管理等方面都趋于成熟的输煤系统一直是我国工业发展的重中之重。

众所周知，输煤控制系统是热能、电能生产过程中的重要装置。大型输煤系统的设备种类繁多，由取料机、皮带输送机、碎煤机、除尘器等设备组成，由于实时性要求不高，而且设备都为双路设计，一路运行，一路备用，所以在工厂的被重视程度往往不如主机系统，导致其生产管理及设备水平相对滞后，而不得不使用较多的人力物力。

同时，在生产过程中输煤系统也是故障多发区，由于设备之间相互联锁复杂，现场环境恶劣，对电器设备运行及检修十分不便。目前国内的输煤系统，部分设备采用继电器逻辑控制，有的是通过操作台按钮进行操作，设备陈旧，故障率高，有的只能采用现场手动控制方式，自动化程度低，不利于事故处理，严重影响着生产的正常运行。随着系统规模的不断增大，如何提高生产管理水平和生产效率变得越来越迫切，对安全生产和成本控制意义越来越重大，因此提高国内输煤系统自动化水平已经是迫在眉睫。针对原有系统多为继电器控制，自动化程度低的现状，提出了PLC+WinCC的全集成自动化控制方案[2]，在此基础上，针对顺序控制系统结构化编程复杂繁琐的特点，提出了将面向对象编程方法应用到顺序控制系统中的方案，使系统程序的可读性和扩展性得到了很大增强。对提高输煤系统的可靠性，自动化程度，减少岗位人员的劳动强度，加强输煤过程的运行管理，实现状态检修都具有非常重要的理论意义和实用价值。

总体方案的设计

输煤系统包括卸煤部分、配煤部分、碎煤部分和除尘部分。根据煤源和煤质的情况，整

个系统采用工艺过程简单，布置紧凑，操作方便的工艺流程方式。原煤经过卸车机进行卸煤，在轨道两侧设有带式输送机并有导料槽，卸车机将煤卸入两侧的导料槽内，直接由带式输送机送至煤场堆放起来，之后原煤再经过取料机、桥式起重机和皮带输送机输送至配煤室进行配煤，各种不同种类的煤根据粒度、湿度按照不同比例进行配合，一部分由皮带机送至碎煤室，粉碎后的粉煤由皮带输送机送至煤仓作为生产储备用煤；另一部分直接由皮带输送机输送至锅炉和造气炉后直接用于生产。整个输送过程中，为了降低污染，改善工作环境，在相应的位置安装除尘器、除铁器和煤车吸气罩等除尘设备。图3输煤系统流程简要示意图。

图3输煤系统流程简图

SIMATIC过程控制系统能够很好的解决原料输送过程控制系统中的控制与监视的相关问题。针对本系统工艺流程多以顺序控制为主，基于PLC对于顺序控制所具有的独特的优势，控制系统以遵循现场总线通讯协议的