摘 要：該文介紹了磁性浮子液位計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，重點闡述集控方式下多部磁性浮子液位計的閉鎖啟停順序，及各種保護(hù)動作情況下磁性浮子液位計的聯(lián)鎖停機(jī)、每部磁性浮子液位計的輔機(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，從磁性浮子液位計集控應(yīng)用效果、技術(shù)xianjin性說明了項目的推廣應(yīng)用價值。

 

    電廠輸煤皮帶運輸系統(tǒng)的設(shè)備分布廣、保護(hù)多、監(jiān)測監(jiān)控元件多，信息的傳輸及控制要求高，傳統(tǒng)的磁性浮子液位計采用人工控制，每部磁性浮子液位計均需要一個磁性浮子液位計司機(jī)，占用人員多，多部磁性浮子液位計連續(xù)運輸時，當(dāng)下部磁性浮子液位計發(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停機(jī)，往往造成磁性浮子液位計尾堆煤事故，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)場設(shè)備層三層網(wǎng)絡(luò)控制體系。其中，各類傳感器及保護(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)備層包括各類保護(hù)開關(guān)、傳感器及執(zhí)行設(shè)備，主要針對磁性浮子液位計的運行狀態(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、拉繩動作、撕裂故障、跑偏故障、打滑故障、溫度、語音報警、聲光顯現(xiàn)等進(jìn)行保護(hù)或狀態(tài)的顯示，并實時傳輸至控制層、管理層[3]。傳感器有減速機(jī)潤滑油壓壓差變送器、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)開關(guān)包括二級跑偏開關(guān)、縱向撕裂保護(hù)開關(guān)、雙向拉繩開關(guān)、欠速開關(guān)、主電機(jī)開關(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。控制層利用PLC的數(shù)據(jù)處理能力，將各傳感器采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運算及處理、信息轉(zhuǎn)換、指令發(fā)送，通過程序指令進(jìn)行條件判斷，為管理層提供故障保護(hù)、人機(jī)界面現(xiàn)場數(shù)據(jù)顯示、現(xiàn)場設(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]。控制層包括PLC控制主站與分站、下位機(jī)、就地控制箱、光電轉(zhuǎn)換開關(guān)、磁性浮子液位計變頻器、阻燃電纜、礦用光纖、光電轉(zhuǎn)換器、擴(kuò)音電話、各類傳感器、保護(hù)開關(guān)和礦用攝像儀等設(shè)備組成，主要監(jiān)控皮帶煤流運輸系統(tǒng)的所有設(shè)備[5]。正常生產(chǎn)時根據(jù)實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)換開關(guān)、光纖、礦用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，并通過上位機(jī)實時監(jiān)控整個運輸系統(tǒng)、顯示所有設(shè)備的運行狀態(tài)、保護(hù)元器件運行參數(shù)，便于疾控人員下達(dá)控制指令，通過人機(jī)界面現(xiàn)場修改工藝流程、設(shè)定參數(shù)，進(jìn)行多部磁性浮子液位計的管理、數(shù)據(jù)存儲及更新、數(shù)據(jù)庫資源的共享，從而實現(xiàn)與整個電廠自動化系統(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)通過檢測技術(shù)、自動化技術(shù)、工業(yè)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計算機(jī)等實現(xiàn)對磁性浮子液位計運輸系統(tǒng)各種設(shè)備的保護(hù)。利用傳感器、保護(hù)開關(guān)現(xiàn)場采集磁性浮子液位計撕裂、跑偏、拉繩、溫度等等參數(shù)，并通過工業(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的運行情況，及時操作與控制。集控員下達(dá)的控制指令，又逆向傳輸，即通過上位機(jī)—PLC—現(xiàn)場設(shè)備的順序，實現(xiàn)對設(shè)備的控制，完成皮帶集控系統(tǒng)的實時監(jiān)測、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

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

 

    在皮帶發(fā)生二級跑偏、撕裂等嚴(yán)重故障時，系統(tǒng)斷電停車；在發(fā)生皮帶欠速到85%故障時，可編程控制器啟動液壓漲緊裝置對皮帶進(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，并將故障類型、發(fā)生地址等信息傳輸至上位機(jī)。另外，集控員或現(xiàn)場巡檢員還可以通過手動控制，對系統(tǒng)的磁性浮子液位計及輔機(jī)進(jìn)行斷電停機(jī)。

 

    2.2.2 磁性浮子液位計保護(hù)開關(guān)的分布及動作情況

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

 

    （2）二級跑偏開關(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，二級跑偏開關(guān)通過線纜向PLC發(fā)送跑偏信號，保護(hù)系統(tǒng)設(shè)置一級跑偏報警，二級跑偏磁性浮子液位計斷電停機(jī)功能，當(dāng)跑偏達(dá)到一級跑偏或者二級跑偏設(shè)定值時PLC分別發(fā)送不同的信號指令。

 

    （3）電動機(jī)表面溫度傳感器：安裝在驅(qū)動主電動機(jī)機(jī)身及軸承端蓋內(nèi)，用于測量電動機(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)溫度超過預(yù)定值時發(fā)出報警[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)，分別用于測量減速機(jī)軸承溫度及減速機(jī)油溫，當(dāng)溫度超過預(yù)定值時發(fā)出報警。

 

    （5）欠速打滑開關(guān)：安裝在磁性浮子液位計頭，當(dāng)磁性浮子液位計速度為正常值的85%時報警，欠速打滑計時30s發(fā)出調(diào)節(jié)液壓漲緊裝置信號，當(dāng)欠速1min欠速打滑未消失時報警停機(jī)。

 

    （6）縱向撕裂保護(hù)開關(guān)：安裝在磁性浮子液位計的中間位置，橫跨與皮帶，當(dāng)檢測到皮帶縱向撕裂信號后發(fā)出報警信號并立即停機(jī)。

 

    磁性浮子液位計集控保護(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)行各種開關(guān)量信號及模擬量信號，具體為：

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

    （2）開關(guān)量輸出模塊：AB-1756系列PLC開關(guān)量輸出模塊及擴(kuò)展模塊，通過西門子CPU邏輯運算，向磁性浮子液位計輸出開關(guān)量控制信號。

 

 

 

    （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各種模擬量運行參數(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)磁性浮子液位計各種設(shè)備的運行要求設(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)電廠煤流運輸系統(tǒng)的實際情況，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中以滿足通訊信息為前提，同時兼有系統(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，利用PLC控制器，并輔以工業(yè)以太網(wǎng)圖像監(jiān)視[7]，實現(xiàn)磁性浮子液位計電控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中監(jiān)測監(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，通過集控室操作臺上的轉(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)各種控制方式。正常情況在集控模式下運行，集控系統(tǒng)根據(jù)前后設(shè)備閉鎖關(guān)系自動啟停，同時檢測各種監(jiān)測數(shù)據(jù)，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常時及時報警或報警并停機(jī)。就地模式運行時，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的聯(lián)鎖解除，磁性浮子液位計司機(jī)手動操作按鈕啟動/停止磁性浮子液位計，該種情況下，磁性浮子液位計之間、磁性浮子液位計與輔機(jī)之間均不能實現(xiàn)閉鎖啟停。檢修模式運行時，磁性浮子液位計司機(jī)手動操作按鈕啟動/停止磁性浮子液位計，檢查磁性浮子液位計單機(jī)運行狀況。磁性浮子液位計運行過程中，不能改變其工作方式。

 

    3.2 集控模式

    集控狀態(tài)下，報警停機(jī)等故障信號自動保持，即一旦發(fā)出故障信號，即使維修后故障信號消失，微機(jī)內(nèi)仍保留信號故障記錄[8]，按動復(fù)位指令可以清除故障記錄。正常情況下，磁性浮子液位計按逆煤流啟動、順煤流延時停機(jī)，并具有閉鎖功能。該方式下，磁性浮子液位計監(jiān)測系統(tǒng)將監(jiān)測到的狀態(tài)信號傳遞到集中控制層的PLC控制系統(tǒng)，由PLC發(fā)出磁性浮子液位計主電機(jī)啟動指令后，啟動磁性浮子液位計。運行中的磁性浮子液位計在以下任何一種情況下：磁性浮子液位計電流異常動作、拉繩開關(guān)動作或欠速85%及以下持續(xù)一分鐘、防撕裂開關(guān)動作、跑偏開關(guān)二級保護(hù)動作時（一級報警，二級動作），監(jiān)測信號傳遞到PLC控制柜，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并發(fā)出磁性浮子液位計立即停機(jī)指令。

 

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

 

    4 使用效果

    電廠磁性浮子液位計集控技術(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時人員誤操作造成的磁性浮子液位計輔機(jī)未啟動、啟動磁性浮子液位計主電機(jī)而損壞設(shè)備，磁性浮子液位計的聯(lián)鎖啟停避免了下部磁性浮子液位計急停時上部磁性浮子液位計繼續(xù)運行造成的磁性浮子液位計尾堆煤現(xiàn)象，減少了人工清理皮帶道的人工。該技術(shù)實施后，能夠根據(jù)上位機(jī)顯示的磁性浮子液位計故障現(xiàn)象準(zhǔn)確判斷故障點，有利于及時處理磁性浮子液位計的各類事故，減少了磁性浮子液位計巡檢人員，該技術(shù)xianjin，提高了多部磁性浮子液位計生產(chǎn)安全可靠性，具有一定的推廣應(yīng)用價值。

 

    5 結(jié)語

    電廠磁性浮子液位計遠(yuǎn)程集控技術(shù)的探索實踐實現(xiàn)了電廠三部磁性浮子液位計的聯(lián)鎖啟停，現(xiàn)場數(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]，火車裝車煤流運輸系統(tǒng)的集控系統(tǒng)可與公司生產(chǎn)控制系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，實現(xiàn)各類信息集成與電廠實現(xiàn)信息聯(lián)通、共享，為電廠實現(xiàn)綜合自動化、信息化創(chuàng)造條件。