關鍵詞： 給煤機; PLC; 遠控; 組態王

　　0 前言

　　大同煤業集團馬脊梁集運站以前主要使用電機振動給煤機、輸送帶把洗煤廠精洗過的煤送至裝車系統，電機振動給煤機存在煤塊破碎率高、易堵塞、噪聲大、給煤量小、給煤量無法調節等缺點，為了減少裝車時間、精確控制裝車量，設計了基于PLC控制的新型遠控液壓給煤機，主控計算機安裝在集控室，距現場PLC 的距離大于300 m，在組態王組態的人機控制界面上可控制給煤要求的閘門開關、破拱、振動等動作;通過旋轉編碼器精確控制閘門旋轉的角度，從而精確地控制給煤量;并能直觀地在控制界面上動態顯示。主控計算機與PLC 之間采用MPI 通訊協議，實現了數據的遠距離傳輸。可直接觸摸屏幕進行控制、也可用鼠標點擊控制，操作簡單、靈敏，能夠實現就地控制，也可實現遠距離(>300m)控制。

　　該給煤機運行1 a 多以來， 改善了現場工作環境，減少了操作人員的裝車時間，運行安全可靠，使用狀況良好，更好地滿足了生產要求。

　　1 液壓系統的工作原理

　　給煤機具有液壓破拱、振動給料、弧形閘門轉動等控制，液壓控制系統原理如圖1 所示。

　　液壓系統中，換向控制集成塊4、6 通過液壓缸5 的活塞桿控制弧形閘門的轉動， 換向控制集成塊10 通過液壓缸9 的活塞桿實現破拱動作。在電磁溢流閥12 卸荷情況下，電動機空載起動。旋轉編碼器為Autonics E40s-1000 型，每轉發出1 000 個脈沖，通過平行四邊形機構與閘門轉軸相連接，能保證兩者旋轉的角度相等。

　　液壓泵1 啟動后， 液壓油通過單向節流閥2 流入蓄能器3，當蓄能器中的壓力達到壓力繼電器11的調定壓力后，11 發出信號， 電磁溢流閥12 失電，液壓泵卸荷。液壓泵1 正常工作時，當換向控制集成塊6 中的A 口與C 口、B 口與D 口相通時， 弧形閘門開啟;當換向控制集成塊6 中的A 口與B 口、C口與D 口相通時，液壓缸5 活塞伸出，弧形閘門關閉。突然停電時，液壓泵1 停止供油，換向控制集成塊4 的A1口與B1口、C1口與D1口相通， 在蓄能器3 中的高壓油的作用下，弧形閘門關閉，避免煤倉中煤繼續落到輸送帶上， 造成輸送帶無法啟動現象。

　　2 遠控系統結構與工作原理

　　該遠程控制系統可控制6 臺液壓給煤機。其組成：elo 觸摸屏;610H 型研華工控制機;CP5611 通訊卡、西門子S7-200 226 型PLC;EM221 擴展模塊;EM223 擴展模塊。如圖2 所示。

　　工控機上裝了組態王5.2 和STEP 7 -Micro/WIN V4.0 sp4。使用組態王組態控制界面。控制界面之一如圖3 所示。

　　在工控機中加裝了西門子CP5611 通訊卡，工控機與S7 之間采用MPI 通訊協議， 實現信號的遠距離傳輸， 本控制系統中信號的實際傳輸距離為300 m。由于需要控制6 臺給煤機， 控制的動作較多，所以輸入輸出點數較多：輸入48 點、輸出32 點共80 個I/O 點， 而S7-200 226CPU 只有24 個輸入點、16 個輸出點共40 個I/O 點， 不能滿足實際I/O點的需要，加裝了EM221、EM223 兩個擴展模塊。

　　3 遠控系統的主要功能

　　根據實際給煤作業的要求，該控制系統有遠控及就地控制2 種功能，為了方便設備的日常保養與維護，就地控制主要實現閘門開關手動、破拱手動、振動點擊手動等控制功能。為了能在裝車集控室遠程控制給煤機，方便、高效地完成煤炭裝車任務，遠控系統主要實現如下的控制功能：

　　(1)閘門旋轉角度的精確控制

　　為了精確控制給煤量的大小，就需要精確控制閘門的旋轉角度。所開發的高精度遠控液壓給煤機閘門旋轉角度的理論絕對誤差小于0.2°， 在實際應用中，由于機械摩擦、機械剛度及液壓油彈性的影響， 在旋轉角度為0~78°內， 實際絕對誤差小于1.2°。旋轉角度的控制過程：在控制界面中，按下“閘門開度輸入”按鈕，輸入要求的閘門轉角，根據旋轉編碼器的型號轉換為一定數量的脈沖數，PLC 中高速計數器測得旋轉編碼器的實際脈沖數，當輸入脈沖數與實際脈沖數相等時，閘門停止轉動，保持在要求的位置。本研究所用Autonics E40s-1000 型，每轉發出1 000 個脈沖，脈沖數N 與旋轉角度φ 的關系為

　　因為脈沖數應該為整數，所以N 值應該取為整數。

(2)破拱控制

　　當給煤機的上方出現煤拱，需要破拱時，可按下“破拱”按鈕，控制破拱活塞桿的升降。通過PLC內的時間繼電器的合理設置， 點動破拱按鈕一次，可以實現如下的破拱動作：破拱活塞桿上升3 s，到達破拱最高位置;為了減少液壓沖擊，同時也給電磁換向閥一定的換向時間，在此停留1 s，隨后破拱活塞桿下降4.2 s，到達破拱最低位置，完成一次破拱循環。

　　(3)振動電機控制

　　在開始給煤之處， 煤倉中的煤處于靜止狀態，為了加快其流動，開機時，在PLC 中設置振動電機自動振動30 s。在工作過程中，當出現煤拱或者下煤不暢時，按下控制界面上的“電機振動”按鈕，2 個振動電機同時振動，要停止振動，再次點擊該按鈕即可。

　　4 遠控給煤機的特點及應用情況

　　遠控給煤機與其它型式給煤機相比具有如下特點：

　　(1)給煤量調節方便、準確在觸摸屏控制界面上，輸入閘門的旋轉角度，傳輸至PLC，PLC 通過旋轉編碼器能夠精確控制弧形閘門旋轉至該角度，從而精確控制給煤量;

　　(2)噪聲小，低于63 db，比原來使用的電機振動給煤機降低了31 db，在給煤過程中拋灑少，減輕了現場清理的工作量，極大地改善了職工的勞動環境;

　　(3)運行穩定可靠，不論是數據的遠距離通訊還是液壓系統均運行穩定可靠。能耗低，維修量小，運行費用低;

　　(4)輸送量大，單臺給煤機可達2 400 t/h，輸送效率高， 裝車時間由原來的3 h 減少到不足2 h，減少了裝車集控人員的工作時間，明顯地提高了裝車作業效率。

　　5 結語

　　(1)分析了基于PLC 與組態王的遠控給煤機液壓、電氣控制系統的組成及工作原理。

　　(2)基于PLC 與組態王的遠控給煤機可實現遠程自動控制。亦可現場手動控制。運行穩定、可靠。

　　(3)能夠實現給煤量的精確控制，控制誤差小。在旋轉角度為0~78°內，實際絕對誤差小于1.2°。