矩型料场大跨距混匀堆取料自动化控制系统

陈欣　李博

摘 要：该文主要描述自动化控制系统在矩形料场大跨距混匀堆取料中的应用，阐述了系统原理、项目结构、解决方案构成等，最后通过工程实例证明其优越性。

关键词：混匀堆取料 PLC 现场驱动 现场检测

中图分类号：TH237.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（b）-0064-01

1 系统概述

在钢铁、建材及能源行业中，对于某些生产原料如钢铁厂的铁粉、水泥厂的石灰石和热电厂的原煤等物料均化性能有着较高的要求，其均化比必须要控制在一定范围内，否则会对正常生产和产品质量产生不良影响。随着我国经济的飞速发展，电力供应紧张问题日显突出，近期国内拟建和在建了许多大装机容量的火力发电厂。大装机容量的火电厂对原煤混匀设备——堆取料机的控制部分提出了新的要求：防爆，堆取料能力大，堆料机悬臂长，取料机跨距大等，针对这些情况，适用于电厂矩型料场的新型堆取料机逐渐被广泛地应用。

2 矩型堆场混匀堆取料机原理概述

矩型堆场混匀堆取料机一般用于钢铁、建材及能源企业原料场，通过堆料机将原料如铁矿粉、石灰石、原煤等均匀地堆放在矩型料场上，然后通过取料机全断面切片将物料输送给下一级设备，通过这一堆一取的过程来完成物料的混匀。因此，其主要具备两种功能：存储功能和混匀功能。

正常工作时，堆料机和取料机在料场的两个不同区域内工作。例如，通过堆料机的往复运动物料被均匀地一层一层堆放在料场上，待将整个料场的二分之一被堆满时取料机便可取料。取料机通过料耙的前后往复运动使物料向料堆底部滑落，最后通过取料机行走连续给进和刮板的配合将已被混匀的物料取走并输送给下一级生产设备。

3 控制系统结构

3.1 地面电源箱 地面控制箱

堆取料机分别有独立的地面电源箱和地面控制箱。地面电源箱将AC6KV的动力电源通过动力缆盘送至机上变电站。地面控制箱是堆取料机通讯的一个中转站，通过控制缆盘与继电器柜联接起来，地面控制箱主要有两个功能。

（1）堆取料机联锁 堆取料机属大型移动设备，而且在一个料场内工作，为了保证堆取料机能够在各自区域内安全地工作，不产生例如相撞等危险，要在堆取料机间联接通讯电缆。通过通讯电缆来实时传送堆料机和取料机的位置信息和状态信息。堆料机和取料机在接收到对方信息后与自身状态相比较，并作出判断，最后判断结论为正常时方可工作。

（2）与中央控制室进行通讯 现代化的设备要有现代化的管理。火电厂为了整体掌握和控制全厂设备，一般都设有中央控制室，中央控制控制室。中央控制室向堆取料机发出的指令和堆取料机向中央控制室发出的状态信息都是通过地面控制箱的中转来完成的。

3.2 机上变电站

机上变电站的主要功能是将AC6KV的动力电源变成AC380V的动力电源。机上变电站由两部分组成：高压控制柜和干式变压器。它具有独立完整的继电保护装置，通过一套与上级变电站相配合的继电保护装置可为机上各驱动部分和控制部分提供优良可靠的电源。

3.3 低压电源柜

低压电源柜在接收到由机上变电站送来的AC380 V动力电源后，一部分直接送给各驱动部分，另一部分要再次变为AC220 V和DC24 V的控制电源。

3.4 继电器柜

继电器柜主要用来隔离系统内的输入和输出信号。来自中控室的控制信号，现场采集信号经过继电器柜内的中间继电器隔离后送给PLC，PLC进行处理后发出相应的控制指令，控制指令经中间继电器隔离后再去控制相应的动作。

3.5 PLC柜

PLC柜是整套控制系统的核心部分。所有的逻辑和运算操作都是由PLC完成的。系统上电初始化后PLC立即对各被检测点进行数据采集，并对采集到的数据进行分析，运算。如果设备正常则可以进行相关的操作，如果有故障则有相应的故障指示，并有声光报警。在设备运行过程中PLC也对设备各被检测点进行实时的数据采集，有故障发生时PLC会发出相应的处理指令，进而保证设备的可靠安全运行。

3.6 操作台

操作台是堆取料机机上操作的终端。除了常规的按钮操作外，堆取料机控制系统还设置了触摸屏操作模式。触摸屏操作模式一方面可以使操作变得更直观，另一方面由于触摸屏上所有的操作都是下载于触摸屏内的程序与下载于PLC内的程序按照一定的通讯协议来完成的。这就在一定程度上简化了传统控制方式由于硬件线路过于复杂而使维修不便的缺点，提高了以后在使用过程中设备维修、保养的效率。

3.7 现场驱动和现场检测

自动化控制系统最终控制目标是设备的各种具体动作，而各种具体动作最终都是由电机来完成的。因此可以说，自动化控制系统的最终控制目标便是完成具体动作的现场驱动电机。堆料机的现场驱动是指：悬臂胶带驱动电机、整车行走驱动电机、动力缆盘驱动电机、控制缆盘驱动电机及悬臂俯仰液压驱动泵站。取料机的现场驱动是指：整车工作行走驱动电机、整车调车行走驱动电机、耙车前后行液压驱动泵站、刮板驱动电机、动力缆盘驱动电机及控制缆盘驱动电机。

现场检测是整个控制系统的神经部分，它负责全车状态检测和位置检测。所有检测数据最终都交由PLC进行处理。大跨距取料机的调偏方式一般采用目前比较先进的模拟量接近开关进行数据检测的方式。大跨距下的这种检测方式对控制系统的实时性、准确性和可靠性将达到一个新高度。

4 结语

近几年国内堆取料机的制造业发展非常迅速，堆取料机正朝着机型越来越大，控制要求越来越高方向发展。具有国内领先技术水平的电厂大型堆取料机设计开发的成功势必会对国内将要建设的火力发电厂及选煤厂在设备选型方面产生重大影响。

参考文献

[1] 周志敏.UPS适用技术-应用维护[M].人民邮电出版社，2003.

[2] 艾默生网络能源公司.iTrust Industry UPS 单机及“1+1”冗余并机系统用户手册.2005.endprint