摘 要：該文介紹了磁性浮子液位計(jì)集控的研究目的及其控制系統(tǒng)的組成、工作原理、主要功能、控制要求、使用效果，其中詳細(xì)介紹了控制系統(tǒng)設(shè)備層、控制層、管理層的組成，各種方式下的保護(hù)功能，重點(diǎn)闡述集控方式下多部磁性浮子液位計(jì)的閉鎖啟停順序，及各種保護(hù)動(dòng)作情況下磁性浮子液位計(jì)的聯(lián)鎖停機(jī)、每部磁性浮子液位計(jì)的輔機(jī)與主機(jī)閉鎖啟停順序、控制層與管理層（上位機(jī)）的以太網(wǎng)通訊、組成軟件等，從磁性浮子液位計(jì)集控應(yīng)用效果、技術(shù)xianjin性說(shuō)明了項(xiàng)目的推廣應(yīng)用價(jià)值。

 

    電廠輸煤皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)備分布廣、保護(hù)多、監(jiān)測(cè)監(jiān)控元件多，信息的傳輸及控制要求高，傳統(tǒng)的磁性浮子液位計(jì)采用人工控制，每部磁性浮子液位計(jì)均需要一個(gè)磁性浮子液位計(jì)司機(jī)，占用人員多，多部磁性浮子液位計(jì)連續(xù)運(yùn)輸時(shí)，當(dāng)下部磁性浮子液位計(jì)發(fā)生故障，需電話聯(lián)系上部帶司機(jī)停機(jī)，造成上部皮帶不能及時(shí)停機(jī)，往往造成磁性浮子液位計(jì)尾堆煤事故，不利用電廠的安全高效發(fā)展[1-2]，為此，研究磁性浮子液位計(jì)集中控制技術(shù)。

 

    1 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成

    本控制系統(tǒng)采用“遠(yuǎn)程集中控制為主，現(xiàn)場(chǎng)就地操作為輔”的控制方式，系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)分為管理 層（上位機(jī)）、控制層（PLC控制室）和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層三層網(wǎng)絡(luò)控制體系。其中，各類(lèi)傳感器及保護(hù)裝置、PLC控制站、上位機(jī)分別為設(shè)備層、控制層、管理層的功能核心[3]。

 

    1.1 設(shè)備層

    設(shè)備層包括各類(lèi)保護(hù)開(kāi)關(guān)、傳感器及執(zhí)行設(shè)備，主要針對(duì)磁性浮子液位計(jì)的運(yùn)行狀態(tài)、故障現(xiàn)象進(jìn)行參數(shù)采集及狀態(tài)反應(yīng)，將系統(tǒng)各部皮帶的啟停、拉繩動(dòng)作、撕裂故障、跑偏故障、打滑故障、溫度、語(yǔ)音報(bào)警、聲光顯現(xiàn)等進(jìn)行保護(hù)或狀態(tài)的顯示，并實(shí)時(shí)傳輸至控制層、管理層[3]。傳感器有減速機(jī)潤(rùn)滑油壓壓差變送器、主電機(jī)定子溫度及軸承溫度傳感器、減速機(jī)軸承溫度及油溫傳感器，保護(hù)開(kāi)關(guān)包括二級(jí)跑偏開(kāi)關(guān)、縱向撕裂保護(hù)開(kāi)關(guān)、雙向拉繩開(kāi)關(guān)、欠速開(kāi)關(guān)、主電機(jī)開(kāi)關(guān)柜的電流保護(hù)等[4]。

 

    1.2 控制層

    控制層主要以PLC為核心，由控制主站、控制分站、防爆就地控制箱組成?？刂茖永肞LC的數(shù)據(jù)處理能力，將各傳感器采集的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算及處理、信息轉(zhuǎn)換、指令發(fā)送，通過(guò)程序指令進(jìn)行條件判斷，為管理層提供故障保護(hù)、人機(jī)界面現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)顯示、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制以及工藝流程顯現(xiàn)，該部分為遠(yuǎn)程集中控制的關(guān)鍵[5]?？刂茖影≒LC控制主站與分站、下位機(jī)、就地控制箱、光電轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、磁性浮子液位計(jì)變頻器、阻燃電纜、礦用光纖、光電轉(zhuǎn)換器、擴(kuò)音電話、各類(lèi)傳感器、保護(hù)開(kāi)關(guān)和礦用攝像儀等設(shè)備組成，主要監(jiān)控皮帶煤流運(yùn)輸系統(tǒng)的所有設(shè)備[5]。正常生產(chǎn)時(shí)根據(jù)實(shí)際情況既可在集控室遠(yuǎn)程操作（有操作權(quán)限），也可在現(xiàn)場(chǎng)就地操作設(shè)備。

 

    1.3 管理層

    管理層包括上位機(jī)、光電轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、光纖、礦用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，并通過(guò)上位機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)、顯示所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、保護(hù)元器件運(yùn)行參數(shù)，便于疾控人員下達(dá)控制指令，通過(guò)人機(jī)界面現(xiàn)場(chǎng)修改工藝流程、設(shè)定參數(shù)，進(jìn)行多部磁性浮子液位計(jì)的管理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及更新、數(shù)據(jù)庫(kù)資源的共享，從而實(shí)現(xiàn)與整個(gè)電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接與通信[5]。

 

    2 控制系統(tǒng)的工作原理及功能

    2.1 工作原理

    控制系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、工業(yè)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)等實(shí)現(xiàn)對(duì)磁性浮子液位計(jì)運(yùn)輸系統(tǒng)各種設(shè)備的保護(hù)。利用傳感器、保護(hù)開(kāi)關(guān)現(xiàn)場(chǎng)采集磁性浮子液位計(jì)撕裂、跑偏、拉繩、溫度等等參數(shù)，并通過(guò)工業(yè)控制總線通信技術(shù)傳輸?shù)絇LC控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)將處理好的數(shù)據(jù)利用組態(tài)軟件處理后成圖像及表格等形式上傳至上位機(jī)，便于集控員掌握磁性浮子液位計(jì)的運(yùn)行情況，及時(shí)操作與控制。集控員下達(dá)的控制指令，又逆向傳輸，即通過(guò)上位機(jī)—PLC—現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的順序，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制，完成皮帶集控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、集中控制、聯(lián)鎖啟停[3]。

 

    2.2 系統(tǒng)的主要功能

    2.2.1 保護(hù)功能

    磁性浮子液位計(jì)集控系統(tǒng)通過(guò)上位機(jī)、下位機(jī)的顯示屏顯示現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境溫度、皮帶速度等參數(shù)，并對(duì)大功率磁性浮子液位計(jì)進(jìn)行變頻調(diào)速運(yùn)行。當(dāng)傳感器、保護(hù)裝置的模擬量輸出信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，如皮帶打滑、跑偏、電機(jī)或減速箱溫度過(guò)高等開(kāi)關(guān)量、模擬量出現(xiàn)異常時(shí)，集控系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，在下位機(jī)、上位機(jī)顯示相應(yīng)的故障類(lèi)型和地址，磁性浮子液位計(jì)故障達(dá)到一級(jí)狀態(tài)，發(fā)出預(yù)警，警示集控員觀察設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的變化，以防事故發(fā)生。

 

    在皮帶發(fā)生二級(jí)跑偏、撕裂等嚴(yán)重故障時(shí)，系統(tǒng)斷電停車(chē)；在發(fā)生皮帶欠速到85%故障時(shí)，可編程控制器啟動(dòng)液壓漲緊裝置對(duì)皮帶進(jìn)行漲緊處理。若故障繼續(xù)惡化，PLC根據(jù)故障參數(shù)進(jìn)行條件判定后停車(chē)，并將故障類(lèi)型、發(fā)生地址等信息傳輸至上位機(jī)。另外，集控員或現(xiàn)場(chǎng)巡檢員還可以通過(guò)手動(dòng)控制，對(duì)系統(tǒng)的磁性浮子液位計(jì)及輔機(jī)進(jìn)行斷電停機(jī)。

 

    2.2.2 磁性浮子液位計(jì)保護(hù)開(kāi)關(guān)的分布及動(dòng)作情況

    （1）拉繩開(kāi)關(guān)：安裝在皮帶道行人側(cè)的磁性浮子液位計(jì)架上，當(dāng)沿線磁性浮子液位計(jì)發(fā)生各類(lèi)意外故障時(shí)，磁性浮子液位計(jì)巡檢人員可就地拉動(dòng)拉繩急停開(kāi)關(guān)，使磁性浮子液位計(jì)停機(jī)。只有拉繩開(kāi)關(guān)復(fù)位后，磁性浮子液位計(jì)方可重新啟動(dòng)。

 

    （2）二級(jí)跑偏開(kāi)關(guān)：安裝在帶式輸送機(jī)頭、機(jī)尾等容易發(fā)生跑偏的部位，當(dāng)輸送帶跑偏時(shí)，二級(jí)跑偏開(kāi)關(guān)通過(guò)線纜向PLC發(fā)送跑偏信號(hào)，保護(hù)系統(tǒng)設(shè)置一級(jí)跑偏報(bào)警，二級(jí)跑偏磁性浮子液位計(jì)斷電停機(jī)功能，當(dāng)跑偏達(dá)到一級(jí)跑偏或者二級(jí)跑偏設(shè)定值時(shí)PLC分別發(fā)送不同的信號(hào)指令。

 

    （3）電動(dòng)機(jī)表面溫度傳感器：安裝在驅(qū)動(dòng)主電動(dòng)機(jī)機(jī)身及軸承端蓋內(nèi)，用于測(cè)量電動(dòng)機(jī)定子繞組表面溫度及軸承溫度，間接反映定子繞組溫度、軸承溫度，當(dāng)溫度超過(guò)預(yù)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警[6]。

 

    （4）減速機(jī)軸承及油溫傳感器：軸承溫度傳感器安裝在減速機(jī)軸承內(nèi)端蓋內(nèi)，油溫傳感器安裝在油池內(nèi)，分別用于測(cè)量減速機(jī)軸承溫度及減速機(jī)油溫，當(dāng)溫度超過(guò)預(yù)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警。

 

    （5）欠速打滑開(kāi)關(guān)：安裝在磁性浮子液位計(jì)頭，當(dāng)磁性浮子液位計(jì)速度為正常值的85%時(shí)報(bào)警，欠速打滑計(jì)時(shí)30s發(fā)出調(diào)節(jié)液壓漲緊裝置信號(hào)，當(dāng)欠速1min欠速打滑未消失時(shí)報(bào)警停機(jī)。

 

    （6）縱向撕裂保護(hù)開(kāi)關(guān)：安裝在磁性浮子液位計(jì)的中間位置，橫跨與皮帶，當(dāng)檢測(cè)到皮帶縱向撕裂信號(hào)后發(fā)出報(bào)警信號(hào)并立即停機(jī)。

 

    磁性浮子液位計(jì)集控保護(hù)原理圖如圖1所示。

 

    2.2.3 信息采集與處理功能

    包括采集或執(zhí)行各種開(kāi)關(guān)量信號(hào)及模擬量信號(hào)，具體為：

    （1）開(kāi)關(guān)量輸入模塊：AB-1756系列PLC開(kāi)關(guān)量輸入模塊及擴(kuò)展模塊，采集磁性浮子液位計(jì)各種開(kāi)關(guān)量狀態(tài)參數(shù)。

    （2）開(kāi)關(guān)量輸出模塊：AB-1756系列PLC開(kāi)關(guān)量輸出模塊及擴(kuò)展模塊，通過(guò)西門(mén)子CPU邏輯運(yùn)算，向磁性浮子液位計(jì)輸出開(kāi)關(guān)量控制信號(hào)。

 

 

 

    （3）模擬量輸入：AB-1756系列PLC模擬量輸入模塊及擴(kuò)展模塊，采集磁性浮子液位計(jì)各種模擬量運(yùn)行參數(shù)。

    （4）模擬量輸出：AB-1756系列PLC模擬量輸出模塊及擴(kuò)展，根據(jù)磁性浮子液位計(jì)各種設(shè)備的運(yùn)行要求設(shè)定如溫度等各種模擬量參數(shù)。

 

    2.2.4 通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

    根據(jù)電廠煤流運(yùn)輸系統(tǒng)的實(shí)際情況，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中以滿足通訊信息為前提，同時(shí)兼有系統(tǒng)的xianjin性、安全性、可靠性，構(gòu)建工業(yè)以太網(wǎng)的通信平臺(tái)，利用PLC控制器，并輔以工業(yè)以太網(wǎng)圖像監(jiān)視[7]，實(shí)現(xiàn)磁性浮子液位計(jì)電控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中監(jiān)測(cè)監(jiān)控。

 

    為保證系統(tǒng)通訊信息的正常傳輸和數(shù)據(jù)的可靠性，采用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，可方便將各種底層設(shè)備、通信系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)總線等系統(tǒng)地接入主干網(wǎng)絡(luò)。

 

    3 磁性浮子液位計(jì)控制要求

    3.1 控制模式

    控制系統(tǒng)具有就地、集控、檢修三中工作模式，通過(guò)集控室操作臺(tái)上的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)各種控制方式。正常情況在集控模式下運(yùn)行，集控系統(tǒng)根據(jù)前后設(shè)備閉鎖關(guān)系自動(dòng)啟停，同時(shí)檢測(cè)各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常時(shí)及時(shí)報(bào)警或報(bào)警并停機(jī)。就地模式運(yùn)行時(shí)，一般是在集控系統(tǒng)故障情況下，集控員將磁性浮子液位計(jì)的聯(lián)鎖解除，磁性浮子液位計(jì)司機(jī)手動(dòng)操作按鈕啟動(dòng)/停止磁性浮子液位計(jì)，該種情況下，磁性浮子液位計(jì)之間、磁性浮子液位計(jì)與輔機(jī)之間均不能實(shí)現(xiàn)閉鎖啟停。檢修模式運(yùn)行時(shí)，磁性浮子液位計(jì)司機(jī)手動(dòng)操作按鈕啟動(dòng)/停止磁性浮子液位計(jì)，檢查磁性浮子液位計(jì)單機(jī)運(yùn)行狀況。磁性浮子液位計(jì)運(yùn)行過(guò)程中，不能改變其工作方式。

 

    3.2 集控模式

    集控狀態(tài)下，報(bào)警停機(jī)等故障信號(hào)自動(dòng)保持，即一旦發(fā)出故障信號(hào)，即使維修后故障信號(hào)消失，微機(jī)內(nèi)仍保留信號(hào)故障記錄[8]，按動(dòng)復(fù)位指令可以清除故障記錄。正常情況下，磁性浮子液位計(jì)按逆煤流啟動(dòng)、順煤流延時(shí)停機(jī)，并具有閉鎖功能。該方式下，磁性浮子液位計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將監(jiān)測(cè)到的狀態(tài)信號(hào)傳遞到集中控制層的PLC控制系統(tǒng)，由PLC發(fā)出磁性浮子液位計(jì)主電機(jī)啟動(dòng)指令后，啟動(dòng)磁性浮子液位計(jì)。運(yùn)行中的磁性浮子液位計(jì)在以下任何一種情況下：磁性浮子液位計(jì)電流異常動(dòng)作、拉繩開(kāi)關(guān)動(dòng)作或欠速85%及以下持續(xù)一分鐘、防撕裂開(kāi)關(guān)動(dòng)作、跑偏開(kāi)關(guān)二級(jí)保護(hù)動(dòng)作時(shí)（一級(jí)報(bào)警，二級(jí)動(dòng)作），監(jiān)測(cè)信號(hào)傳遞到PLC控制柜，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并發(fā)出磁性浮子液位計(jì)立即停機(jī)指令。

 

    磁性浮子液位計(jì)運(yùn)輸系統(tǒng)的閉鎖控制啟停順序：多部磁性浮子液位計(jì)之間的啟停順序：逆煤流啟動(dòng)、順煤流停止；任何一部磁性浮子液位計(jì)故障急停時(shí)，該部磁性浮子液位計(jì)停機(jī)，上部磁性浮子液位計(jì)及上上部磁性浮子液位計(jì)立即停機(jī)。

 

    4 使用效果

    電廠磁性浮子液位計(jì)集控技術(shù)的探索應(yīng)用，避免了傳統(tǒng)的每人操作一部磁性浮子液位計(jì)時(shí)人員誤操作造成的磁性浮子液位計(jì)輔機(jī)未啟動(dòng)、啟動(dòng)磁性浮子液位計(jì)主電機(jī)而損壞設(shè)備，磁性浮子液位計(jì)的聯(lián)鎖啟停避免了下部磁性浮子液位計(jì)急停時(shí)上部磁性浮子液位計(jì)繼續(xù)運(yùn)行造成的磁性浮子液位計(jì)尾堆煤現(xiàn)象，減少了人工清理皮帶道的人工。該技術(shù)實(shí)施后，能夠根據(jù)上位機(jī)顯示的磁性浮子液位計(jì)故障現(xiàn)象準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)，有利于及時(shí)處理磁性浮子液位計(jì)的各類(lèi)事故，減少了磁性浮子液位計(jì)巡檢人員，該技術(shù)xianjin，提高了多部磁性浮子液位計(jì)生產(chǎn)安全可靠性，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

 

    5 結(jié)語(yǔ)

    電廠磁性浮子液位計(jì)遠(yuǎn)程集控技術(shù)的探索實(shí)踐實(shí)現(xiàn)了電廠三部磁性浮子液位計(jì)的聯(lián)鎖啟停，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確、PLC控制系統(tǒng)相應(yīng)靈敏、保護(hù)完善，該系統(tǒng)架構(gòu)采用控制網(wǎng)冗余通訊網(wǎng)絡(luò)[9]，火車(chē)裝車(chē)煤流運(yùn)輸系統(tǒng)的集控系統(tǒng)可與公司生產(chǎn)控制系統(tǒng)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)各類(lèi)信息集成與電廠實(shí)現(xiàn)信息聯(lián)通、共享，為電廠實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化、信息化創(chuàng)造條件。