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1、神东煤炭集团洗选加工中心保德选煤厂1PLC 自动化控制在选煤厂的应用和技术分析孙国栋（神东煤炭集团洗选加工中心，陕西省神木县大柳塔镇，719315）摘要：为了进一步优化选煤厂工艺流程，提高自动控制程度，采用 PLC控制技术与实现生产工艺的要求和特点相结合的方式，实现了自动控制多台设备连续性作业，降低了作业人员数量和劳动强度，有效减少了人员、设备操作等因素造成的产品质量问题和安全事故，提高了生产工艺中高精度控制的准确性。关键词：PLC 控制 功能 应用 故障引言选煤厂生产的特点是台数多且相对集中，拖动方式简单，生产连续性强。实现设备的集中控制，可以缩短全厂设备的起停车时间，提高劳动生产率。就我厂
2、而言，由于采用了较为先进的大型 PLC系统，再加以配套使用的各种在线检测仪器。从而大大提高了生产率，优化了生产工艺，提高了商品煤的各项经济指标。最重要的是方便了生产调度和管理，能及时准确地发现和排除故障。使我厂的设备事故率大为降低。一、PLC 组成及原理PLC即可编程控制器，是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为工业现场应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑顺序控制，定时、计数、算术运算等操作指令，并通过数字的模似输入和输出控制各类型的机械或生产过程。硬件主要由中央处理器 CPU、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。CPU 是
3、 PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与 CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器上位计算机等外设连接。软件由系统程序和用户程序组成。系统程序已存入 PLC的系统存储器，用户不能直接读写与更改：一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传递过程。用户程序是用户根据控制要求编制的程序。二、自动控制系统我厂采用 AB公司 PLC-5系列 contrologix主系统和 Rsview组态软件对选煤生产进行监视和监控。生产运行状态和生产数据量输入模块对设备运行状态、电机保护状态、皮带神东煤炭集团洗选加工中心保德选煤厂2机运行状态等开关量信号进行自动检测，实现闭锁控。采用
4、PLC输入模块，将煤位、水位、密度等模拟量信号转换成 PLC能够处理的数字信号，实现生产参数实时检测。1、集控系统网络结构选煤生产网络结构分为三层：上层为信息层，由主控计算机和管理计算机组成，对整个系统的数据信息进行管理，将生产过程控制网络与全厂管理系统连接在一起，在完成数据交接、数据共享的基础上实现了测、控、管一体化。中间层为控制层，主要任务是进行过程数据的采集及处理，然后将生产过程的各种数据送到中央监控管理站，借助于监控软件和 PLC内的控制程序完成数据统计、分析和计算功能，从而实现对工艺过程的连锁保护及整个生产过程的监控。最底层为现场控制层，这一层用于 PLC与现场设备、远程 I/O端子
5、及现场仪表之间的通讯。2、集控子系统整个控制系统有：上位监控中心、PLC 主站、PLC 从站、工程师站及现场终端。中控室负责视、监控整个系统。工程师站负责查看和修改系统，现场终端负责操作员站的监视。集 控 系 统 网 络 结 构 图现 场 设 备 控 制 层控 制 层信 息 层神东煤炭集团洗选加工中心保德选煤厂3三、PLC 在我厂设计原则和方案我厂实现统一集中控制，主机界面设计有模拟生产工艺流程画面，生产控制系统由原煤系统、破碎系统、筛分系统、主洗系统（重介分选系统、加压过滤系统、浓缩系统）等系统构成，控制方式设计具有集控/就地 2种控制方式，集控用于生产，就地用于检修。2种控制方式可实现无扰
6、动切换。(1)具有紧急停车功能。在集控控制方式时，设备按逆煤方向成组或逐台顺序启车，按顺煤流方向停车，在启动和正常运行中，各设备之间设有电气联锁。在非常情况下，控制室能实现紧急停车。(2)在任何控制方式现场都能就地停车。在集控方式时，参加集控的各设备不能就地开车。集中控制时，启车前由控制室向现场发送启车预告信号，经一段时间，调度员操作启车，系统中的各设备按闭锁关系和时序的要求自动启车，在向现场发送预告信号和系统启车过程,控制室能撤销终止。当设备故障时，一般事故只报警，对影响设备和人身安全的事故同时作用于停车。所有参控设备在现场允许情况下均可在集控室远方单台启停。(3)在主洗配电室设 PLC主站
7、，在主洗配电室与筛分配电室设有 PLC控制远程站。在现场设控制箱（启，停按钮） ，就地状态下可操纵按钮，启、停设备；集控运行状态时，现场启车按钮无效，停车按钮可用，现场司机可根据情况按停车按钮停车，且该台设备来煤方向的各设备均联锁停车。胶带输送机设有拉绳开关，跑偏开关。(4)主机控室配备 2台操作计算机实现计算机控制（南北各一台） ，互为备用，可以实现全自动开车，实现人机操作平台。该设计方案易于实现多台设备自动化操作，大大提高工作效率，减少人员操作环节，达到多台设备统一有序开停车。能够减少人员的投入和人为因素造成的失误，减轻了工作的劳动强度，为实现自动化创造了条件。四、PLC 在生产现场实际应
8、用(1)用 PLC 实现选煤厂设备起车前故障检测煤矿选煤厂采用可编程序控制器控制选煤厂设备起车前的故障预检测，保证全部设备一次起车成功，成功率几乎达到了 100%，取得了良好的效果。我厂的设备均采用集中控制方式。在起车过程中，只要其中有一台设备发生了故障，其余相关设备就必须全部停车，而且要待到所有设备均无故障后才能再次起车。由于选煤厂的设备数量多达数百台，因而起车的过程经常需要重复好几次，不仅严重影响了正常生产秩序，还造成了设备的空运转磨损，浪费了电能消耗。为此，他们采用可编程序控制器对设备进行起车前的故障预测。开车前由可编程序控制器对电动机的二次控制回路进行故神东煤炭集团洗选加工中心保德选煤
9、厂4障检查，检测接点被串入集中控制起车信号回路和电动机控制回路中。在设备完好状态下，检测接点是闭合的，设备有输入信号，此时即可以起车；当设备有故障时，检测接点则是打开的，这时设备没有输入信号，立即可找出故障。常见故障有漏电继电器、热继电器、综合保护器等跳闸及停止按钮按下后没有复位等。(2)以我厂 6301 皮带机启动控制电路为例PLC I/O点分配：输入：合闸 I：001/5 输出：合闸 B3：100/0启动 I：001/6 启动 B3：100/1过载 I：001/7 过载 B3：100/2漏电 I：001/8 漏电 B3：100/3运返 I：001/9 运返 B3：100/4停止 I：001
10、/10 停止 B3：125/0拉绳 I：001/11 拉绳 B3：125/1跑偏 I：001/12 跑偏 B3：125/2防堵 I：001/13 防堵 B3：125/3符号说明：B3：/150 线圈输入点。B3：/60 集控和就在切换。B2：100/6 闭锁点。B3：70/5 欠速点。软件部分：PLC 梯形图程神东煤炭集团洗选加工中心保德选煤厂6神东煤炭集团洗选加工中心保德选煤厂7程序说明：要启 6301，首先把 6301送上电，合闸点闭合，按下启动按钮，线圈得电，6301启动成功.再按下停止按钮，线圈失电，6301 停车。注意，只要 6301中任意一个保护动作，6301 都会停车。五、PLC
11、 常见的故障和处理硬件故障1、CPU 故障当处理器处于工作状态时，各个部件的状态如下：a、处理器方式开关应在 REM（远程）或 RUN位置b、电池状态指示灯不亮c、处理器状态指示灯常绿d、通道 0状态指示灯不亮e、控制网 I/O状态指示灯常绿f、通道 2状态指示灯至少有 1个常绿g、通道 1状态指示灯 A常绿，B 常绿(1)、普通故障神东煤炭集团洗选加工中心保德选煤厂8指示灯 颜色 说明 可能原因 推荐措施 红 电池电力不足 电池电力不足 在 10天内更换电池BATT 熄灭 电池良好 正常操作 无绿（稳定） 处理器为运行模式状态良好绿（闪烁） 处理器内存内容被传送到 EPROM中正常操作 无红
12、（闪烁） 主要故障 主要故障检查状态文件（S:11）中主要出错位的出错定义。清除出错，修复故障并返回运行模式红（稳定） 硬件故障处理器内存校验和错误内存模块出错内部诊失败清除内存，重新装入程序检查背板开关设置/或插入正确内存模块断电，重新安装处理器再加电，然后清除内存，重新装入程序。用新程序取代 EPROM 必要时更换处理器PROC熄灭处理器为程序装入或检测模式或未通电，检查电源和接线检查电源和接线棕黄（稳定）打开 SFC和/或I/O强置棕黄（闪烁）SFC和/或 I/O强置设置但未允许FORCE熄灭 SFC和/或 I/O强置未设置正常操作 无熄灭通道 0无传输 如果未使用通道，则是正常操作CO
13、MM 绿（闪烁） 通道 0正在传输 如果使用了通道 0，就是正常操作(2)、处理器通信通道故障处理指示灯 颜色 通道状态 说明 可能原因 推荐措施绿（稳 远程 I/O 远程 I/O链路 正常操作 无神东煤炭集团洗选加工中心保德选煤厂9扫描器 被激活。所有适配器模块正常远程 I/O适配器 用扫描器通讯定）DH+链路处理器在通过DH+链路连接传输或接收数据远程 I/O扫描器至少 1个适配器故障或通信失败远程逻辑机架电源关闭电缆断开恢复逻辑机架供电检修电缆绿（快速或慢速闪烁）DH+链路 网络上无其它节点红（稳定）远程 I/O扫描器远程 I/O适配器DH+链路硬件故障 硬软故障关闭电源，然后再打开检查
14、软件组态（是否）符合硬件要求；替换处理器远程 I/O扫描器全部适配器故障电缆未接通或断开远程逻辑机架断电检修电缆恢复逻辑机架供电红（快速或慢速闪烁）DH+链路 DH+通信链路通信错误 发现重复节 点 修改站点地 址A或 B熄灭远程 I/O扫描器远程 I/O适配器DH+链路通道离线状态 未使用通道必要时使通道为在线状态注意：在电池状态指示灯变红时请于一周内更换电池，否则可能会造成控制程序的丢失（一般是 5年改换一次）2、通讯模块故障神东煤炭集团洗选加工中心保德选煤厂10指示灯Active AdapterFaultI/ORack说明 可能原因 推荐措施亮 灭 灭 正常指示，远程适配器状态良好灭 亮
15、 灭 RAM内存故障，看门狗超时更换模块亮 闪烁 灭 模块安装错误 I/O模块装入错误的槽中将模块放入逻辑机架正确槽中和谐地闪烁 灭 错误的起始 I/O组号 起始 I/O组号错或 I/O逻辑机架地址错检查开关设置亮 亮 亮 模块未通讯 传输率设置错误灭 亮 亮 模块未通讯 扫描开关设定为不扫描的最后四个槽重设扫描开关设置闪烁 灭 关 远程适配器未激活并控制 I/O扫描器到通讯连接正常处理器为编程或检测模式，扫描器使适配器模块保持为错误模式I/O扫描器应清除错误LED灯从上到下亮/灭变换 模块未通讯 链路中有一个具有同样地址的 I/O适配器改正重复地址交替闪烁 灭 适配器模块未有效地控制 I/O适配器模块处于重启动锁定模式在机架背板中将处理器重启动锁定开关设置为ON按复位键清除锁定功能或反复再上电，如反复尝试后指示灯仍然闪烁，则检查：按键与接线臂未正确连接接线臂未与适配器模块连接适配器模块被控制过程或/扫描器复位，并马上
