PLC在原料运输系统改造中的应用

摘要： 本文主要针对5#转运站采用常规电气控制，存在控制复杂，故障频率高，严重影响高炉生产，而进行电器整改。讲述了PLC控制系统在原料运输设备改造中的成功应用。并介绍了PLC控制系统的硬件组成和软件控制功能，实施效果满足了快节奏、严要求的生产要求。
关键词： CRT    PLC   皮带运输    故障率  

1 前言
5#转运站电器控制原来采用常规继电器联锁方式，处理故障时间长，加之使用周期长线路老化，严重影响高炉正常送料。曾因电器故障造成5#炉断料，直接影响高炉的经济效益。为此，对5#转运站提出电器整改，采用PLC控制，从而减少因电器故障影响高炉的供料。

2 提出电器整改的原因
5#炉于2000年投产，其供料任务主要由5#转运站完成。当时PLC在韶钢并未普及使用，故采用常规继电器联锁方式。由于皮带运输的工艺要求，电器联锁点繁多，线路复杂。6#高炉2002年投产以后，5#转移站成为高炉的中心供料站，处在运输的咽喉位置，需送料的时间也越来越长。与6#炉G-1转运站信号对接点多，至今电器设备已相当陈旧，再加上环境恶劣，更容易导致线路短路，以至故障频率高。在这快节奏、严要求的生产当中就必须保证原料皮带输送系统设备运行正常，出现故障必须准确、快速的排除。所以提出对5#转运站的电器整改势在必行。

3．系统的构成
由于PLC系列已于2004年7月成功应用于3#转运站，所控制的各条皮带从未因电器故障而影响高炉供料，所以决定对其进行改造，改造期间向5#、 6#供料不中断电器联锁通过临时控制盘实现，并取消原5#转运站操作台， 3#转运站新增一台工控机，5#转运站增一台PLC柜（采用ET200远程分布式I/O）并通过光缆与3#转运站主机通讯，3# 5#转运站所有设备由CRT控制。系统配置图如图1
3.1 PLC的硬件配置
西门子ET200M 系列的远程I/O将数字传感器和执行元件与西门子相连接，机架由IM153接口模块通过光缆连接构成完整结构，电源模块 PS 307  10A  外接 220V  50HZ的交流电源，为CPU和信号模块提供电源，中央处理器CPU315,信号模块用于信号的采集，指令的发出均采用DC 24V开关量。系统输入点取自接触器辅助点，热继电器辅助点，现场皮带松绳开关，以及机旁操作箱的主令开关，输出信号防止外部高电压窜扰而烧坏模块加中间继电器隔离。




3.2  PLC 软件设计  
   为了增强S7程序的可读性，采用符号编程，由于模块的每个输入和输出都由硬件组态时预定义了一个地址，S7程序会自动寻找这些地址，如输入I0.0，指定符号名为“电源合闸”，这些符号名会用在程序的所有部分。设计程序充分考虑系统的资源，尽量减少程序的扫描时间，提高控制的实时性。软件设计也采取了必要的抗干扰和故障诊断程序，以保证在恶劣环境下的正常运行。
3．2．1系统的控制功能
系统为了增加灵活性，软件设计了三种控制选择分别为：CRT自动，CRT集中联动，机旁单动。
（1）自动运行
根据工艺上的要求，在工控机的画面上选择自动，然后选择送料路线，点击自动运行，皮带运输系统开始工作。电气联锁控制的方向与料流方向相反。故只有按料流正方向的后级设备运行，才允许本设备运行，停止时，只有按料流正方向前级设备停止，才允许本设备停止，为子防止皮带完全停止后皮带上还有剩料，避免下次带料起动。各皮带间的起停都设定相应的延时时间，同时为了保证现场操作人员和维修人员的安全。在设备运行前设置预告信号提前15S打铃，在每条皮带头上装有电铃，运行中如需急停则采用拉绳急停，按料流的方向的前级设备应立即停机。
（2）集中联动运行
集中联动运行，在工控机的画面上选择手动，起动时按料流反方向在工控机画面上依次点击设备运行，同理停止时按料流正方向依次点击停止。
（3）机旁单机运行
机旁单机运行主要用于设备的调试、检修。与其他设备没有联锁关系。机旁箱上装有信号灯，显示设备的运行情况。且机旁箱上装有紧急开关，以保证检修和紧急事故的停车。
3．2. 2 PLC的故障功能
   PLC控制系统比常规电气线路简单，清晰明了，PLC还配有自检和监督功能，能检查出自身的故障，并随时显示给操作人员，为现场调试和维护提供了方便。如果是故障造成某个设备停机,为了让维修人员迅速判断出故障原因，PLC把故障显示明确分类，1。过负荷。2 松绳动作。3 电源故障。4 热继电器故障。一旦故障出现，工控机的显示屏上会出现不同颜色来区分，让维修人员在*时间发现故障所在，从而减少停机时间，提高生产效率。
3．3 系统的调试
   我们在调试过程中，外部输入信号原来采用中间继电器（220V）隔离，但由于感应电强，各中间继电器都在160V左右感应动作，此时，对输入模块发出误信号，为了解除这一干扰取消中间继电器隔离，直接把控制柜的辅助点，机旁选择，松绳动作作为输入信号，输出采用24V继电器隔离。

4．效果对比：
从改造后，设备运行稳定可靠，取得很好的效果，主要体现在以下几个方面：
4．1 PLC可靠性和可维护性
改造前皮带电器联锁利用继电器机械点的串联或并联开关，其接线多而复杂、体积大、功耗大。由于环境恶劣、粉尘大。触点容易出现腐蚀、抖动、粘死等现象，故障率高，而且一旦系统构成后改变或者增加功能较困难。而采用PLC控制属存储器逻辑,用软程序控制代替机械式的硬系统控制，软继电器代替原来的硬继电器，使外围电路减少，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，联锁点在PLC内部实现，大量的开动动作，由无触点的半导电路来完成，可靠性高。外部接线简单明了，如图二所示：

4．2 提高了经济效益
由于原继电器控制时，因电器故障造成5#炉慢风，5#炉班产400吨。铁1500元/吨，400*1500=600000元，如慢风50%，则直接造成经济损失达30万元。PLC改造后，从未因PLC故障影响高炉生产，大大提高了经济效益。
4.3 减少了劳动强度
在改造前设备陈旧，给维修人员的点检、维护带来不便，每星期都有因转运站电气故障而造成皮带不动作，而且故障很难排除；PLC改造后，故障点明确，缩短了维修时间，既减少维修费用，也减轻了维修电工的工作量。
4．4  操作灵活、方便
改造后，系统设计灵活，供三种方式选择，可通过3#转运站远程控制，不需要工人去5#转运站操作，且节约了4个操作工人，对操作工来说安全又方便。

5．结束语
该系统于2005年5月投入运行，设备运行稳定、可靠，从未因PLC故障而影响高炉生产。实践证明，PLC系统在原料运输皮带上的成功应用，减少了设备故障率，为高炉生产提供了保障，同时也为今后PLC在原料运输皮带上的应用积累了宝贵的经验。