关键词： 给煤机; PLC; 远控; 组态王

　　0 前言

　　大同煤业集团马脊梁集运站以前主要使用电机振动给煤机、输送带把洗煤厂精洗过的煤送至装车系统，电机振动给煤机存在煤块破碎率高、易堵塞、噪声大、给煤量小、给煤量无法调节等缺点，为了减少装车时间、精确控制装车量，设计了基于PLC控制的新型远控液压给煤机，主控计算机安装在集控室，距现场PLC 的距离大于300 m，在组态王组态的人机控制界面上可控制给煤要求的闸门开关、破拱、振动等动作;通过旋转编码器精确控制闸门旋转的角度，从而精确地控制给煤量;并能直观地在控制界面上动态显示。主控计算机与PLC 之间采用MPI 通讯协议，实现了数据的远距离传输。可直接触摸屏幕进行控制、也可用鼠标点击控制，操作简单、灵敏，能够实现就地控制，也可实现远距离(>300m)控制。

　　该给煤机运行1 a 多以来， 改善了现场工作环境，减少了操作人员的装车时间，运行安全可靠，使用状况良好，更好地满足了生产要求。

　　1 液压系统的工作原理

　　给煤机具有液压破拱、振动给料、弧形闸门转动等控制，液压控制系统原理如图1 所示。

　　液压系统中，换向控制集成块4、6 通过液压缸5 的活塞杆控制弧形闸门的转动， 换向控制集成块10 通过液压缸9 的活塞杆实现破拱动作。在电磁溢流阀12 卸荷情况下，电动机空载起动。旋转编码器为Autonics E40s-1000 型，每转发出1 000 个脉冲，通过平行四边形机构与闸门转轴相连接，能保证两者旋转的角度相等。

　　液压泵1 启动后， 液压油通过单向节流阀2 流入蓄能器3，当蓄能器中的压力达到压力继电器11的调定压力后，11 发出信号， 电磁溢流阀12 失电，液压泵卸荷。液压泵1 正常工作时，当换向控制集成块6 中的A 口与C 口、B 口与D 口相通时， 弧形闸门开启;当换向控制集成块6 中的A 口与B 口、C口与D 口相通时，液压缸5 活塞伸出，弧形闸门关闭。突然停电时，液压泵1 停止供油，换向控制集成块4 的A1口与B1口、C1口与D1口相通， 在蓄能器3 中的高压油的作用下，弧形闸门关闭，避免煤仓中煤继续落到输送带上， 造成输送带无法启动现象。

　　2 远控系统结构与工作原理

　　该远程控制系统可控制6 台液压给煤机。其组成：elo 触摸屏;610H 型研华工控制机;CP5611 通讯卡、西门子S7-200 226 型PLC;EM221 扩展模块;EM223 扩展模块。如图2 所示。

　　工控机上装了组态王5.2 和STEP 7 -Micro/WIN V4.0 sp4。使用组态王组态控制界面。控制界面之一如图3 所示。

　　在工控机中加装了西门子CP5611 通讯卡，工控机与S7 之间采用MPI 通讯协议， 实现信号的远距离传输， 本控制系统中信号的实际传输距离为300 m。由于需要控制6 台给煤机， 控制的动作较多，所以输入输出点数较多：输入48 点、输出32 点共80 个I/O 点， 而S7-200 226CPU 只有24 个输入点、16 个输出点共40 个I/O 点， 不能满足实际I/O点的需要，加装了EM221、EM223 两个扩展模块。

　　3 远控系统的主要功能

　　根据实际给煤作业的要求，该控制系统有远控及就地控制2 种功能，为了方便设备的日常保养与维护，就地控制主要实现闸门开关手动、破拱手动、振动点击手动等控制功能。为了能在装车集控室远程控制给煤机，方便、高效地完成煤炭装车任务，远控系统主要实现如下的控制功能：

　　(1)闸门旋转角度的精确控制

　　为了精确控制给煤量的大小，就需要精确控制闸门的旋转角度。所开发的高精度远控液压给煤机闸门旋转角度的理论绝对误差小于0.2°， 在实际应用中，由于机械摩擦、机械刚度及液压油弹性的影响， 在旋转角度为0~78°内， 实际绝对误差小于1.2°。旋转角度的控制过程：在控制界面中，按下“闸门开度输入”按钮，输入要求的闸门转角，根据旋转编码器的型号转换为一定数量的脉冲数，PLC 中高速计数器测得旋转编码器的实际脉冲数，当输入脉冲数与实际脉冲数相等时，闸门停止转动，保持在要求的位置。本研究所用Autonics E40s-1000 型，每转发出1 000 个脉冲，脉冲数N 与旋转角度φ 的关系为

　　因为脉冲数应该为整数，所以N 值应该取为整数。

(2)破拱控制

　　当给煤机的上方出现煤拱，需要破拱时，可按下“破拱”按钮，控制破拱活塞杆的升降。通过PLC内的时间继电器的合理设置， 点动破拱按钮一次，可以实现如下的破拱动作：破拱活塞杆上升3 s，到达破拱最高位置;为了减少液压冲击，同时也给电磁换向阀一定的换向时间，在此停留1 s，随后破拱活塞杆下降4.2 s，到达破拱最低位置，完成一次破拱循环。

　　(3)振动电机控制

　　在开始给煤之处， 煤仓中的煤处于静止状态，为了加快其流动，开机时，在PLC 中设置振动电机自动振动30 s。在工作过程中，当出现煤拱或者下煤不畅时，按下控制界面上的“电机振动”按钮，2 个振动电机同时振动，要停止振动，再次点击该按钮即可。

　　4 远控给煤机的特点及应用情况

　　远控给煤机与其它型式给煤机相比具有如下特点：

　　(1)给煤量调节方便、准确在触摸屏控制界面上，输入闸门的旋转角度，传输至PLC，PLC 通过旋转编码器能够精确控制弧形闸门旋转至该角度，从而精确控制给煤量;

　　(2)噪声小，低于63 db，比原来使用的电机振动给煤机降低了31 db，在给煤过程中抛洒少，减轻了现场清理的工作量，极大地改善了职工的劳动环境;

　　(3)运行稳定可靠，不论是数据的远距离通讯还是液压系统均运行稳定可靠。能耗低，维修量小，运行费用低;

　　(4)输送量大，单台给煤机可达2 400 t/h，输送效率高， 装车时间由原来的3 h 减少到不足2 h，减少了装车集控人员的工作时间，明显地提高了装车作业效率。

　　5 结语

　　(1)分析了基于PLC 与组态王的远控给煤机液压、电气控制系统的组成及工作原理。

　　(2)基于PLC 与组态王的远控给煤机可实现远程自动控制。亦可现场手动控制。运行稳定、可靠。

　　(3)能够实现给煤量的精确控制，控制误差小。在旋转角度为0~78°内，实际绝对误差小于1.2°。