2.緒論。
某地煤礦熱電廠燃料準備係統是由四級輸送帶組成的大型供熱和自備電廠發電燃料輸送係統。原係統采用繼電器-接觸器控製，電氣設備體積大，故障率高，維護工作量大，工作效率低。針對四級皮帶輸送機對自動化控製要求較高的現狀，近年來采用可編程控製器(PLC)對其進行技術改造，將其與接觸器控製相結合，解決了傳統繼電器接觸器控製中存在的許多問題。可編程控製器是以計算機技術為核心的通用自動化控製設備，已廣泛應用於各個領域。該控製係統具有體積小，故障少，編程簡單，接線簡單，安裝維護方便，抗幹擾能力強，運行安全可靠等特點。
1.係統功能。
1.1體係構成。
熱電廠裝機容量13000KVA，裝機容量4台大型鍋爐，最小75噸，最大165噸，燃煤量大，輸送帶長，輸送控製級多，輸送控製保護鎖多。
熱電廠供油係統主要由抓鬥吊車、給煤機、皮帶輸送機、皮帶鼓風機、除鐵器、刮板輸送機、篩分機、圓錘破碎機、煤位傳感器、鍋爐位置開關等組成。
2.控製要求。
熱電廠燃料準備係統，是一個大型皮帶輸送係統，工作任務重，帶鍋爐多，煤耗高，上燃料經濟，可靠，準確，及時，直接關係到整個電廠的供電質量和生產效益，因此，必須保證該係統在運行期間的可靠性。
請傳送帶輸送係統從最後一條傳送帶上按4,3,2,1順序啟動，加可靠的互鎖鏈。頭三條皮帶均為氣墊皮帶運輸機，啟動前要求先啟動各自的鼓風機，吹出皮帶，以減少皮帶運行時的摩擦，如皮帶未啟動，則不允許啟動，皮帶與鼓風機之間應加鎖。四號配倉帶給鍋爐下料，由電動推杆犁式卸料機進行手動和自動卸料控製。
利用K8凯发登录入口計傳感器，行程開關，控製傳送帶的工作時間。為提高係統運行的可靠性，在係統正常運行時，采用集中自動控製，在發生故障或特殊情況時，采用人工控製。
各等級皮帶上均裝有除鐵器，因煤中混有鐵器、易燃金屬等雜物，尤其是雷管，若與煤混合，易引發爆炸等危險事故。引爆管外包有鐵皮，可對其進行除鐵，防止引爆管等進入鍋爐，造成事故，造成不必要的損失。因此除鐵器不開機，皮帶不允許開機，加上必要的連鎖店。
輸送帶未開動，不允許振動給煤，保證輸送帶空載啟動，如果給煤先開動，輸送帶將被大K8凯发登录入口煤壓死，使輸送帶無法正常啟動。類似地，振動給煤機也不能啟動，不能啟動抓鬥起重機向給煤機送煤，否則就會壓死給煤機，使其不能重載啟動。
振動給煤機兩台，正常使用一台，備用一台，相互獨立不能同時運行，要求加鎖。
全皮帶運輸機設備運轉後，係統正常工作，采用自動下料的工作方式，電動推杆犁式卸料器動作抬起與放下，由鍋爐的位置開關控製，自動抬起與放下。當發生故障時，采用手動下料的工作方式，加入一個手動電葫蘆，使電動推杆犁式卸料器動作上升和放下。
該係統要求皮帶按一、二、三、四的順序停止，皮帶上安裝有煤流傳感器，要求煤流傳感器的準確度較高，當煤流消失時，通過煤流傳感器停止。首先停止給煤機，再停止一號皮帶，按煤流走完的順序停止皮帶，上一級皮帶未走完，下一級皮帶不允許停止，不可誤動，並加必要的互鎖保護。
既要考慮集中控製，又要考慮現場控製，以免現場出現故障，無法停車，還要設置現場故障停車開關。配備故障檢測和報警係統，監測皮帶運輸機的運行狀況，當係統的某個部件出現故障時，要有報警信號，傳入控製室，運轉的設備在集控室有指示燈，工作正常，指示燈亮，出現故障時，指示燈閃爍，電鈴響，停止顯示。
2.硬件設計。
2.1氣墊皮帶運輸機。
本發明既可脫去通用帶式輸送機的支撐托輥，又可使用帶有氣室的盤槽。
因為氣墊帶式輸送機沒有滾筒、承載托輥及其阻力，由盤槽上的氣孔向盤槽與輸送帶之間噴氣，形成非接觸支撐氣膜，通過盤槽時不會發生撓曲和摩擦，大大減少了摩擦損失，與槽形托輥輸送機相比，摩擦損失較小，摩擦損失較小。其功耗比普通皮帶輸送機低，且無需更換和維修托輥。盤槽與輸送機無接觸而損壞膠帶的現象，風機維修費用隻是槽形托輥維修費用的一小部分，控製設備也比較簡單。
2.PLC的選擇。
采用PLC進行控製，外設少，占用空間小，是一種很好的集控設備。FX2N係列PLC是三菱可編程控製器，它是一種小型機，具有功能強、控製精度高、運算速度快、控製性能好等特點，能很好地實現集中控製和就地分散控製。
輸入信號有啟動、停止、煤傳感、南北向選擇、鍋爐位置、自動出料、出料裝置、出料裝置、選煤裝置等20個；輸出信號有振動給煤機、皮帶鼓風機、皮帶除鐵器、皮帶輸送裝置、棒篩、破碎機、刮板輸送機、出煤裝置、出煤裝置、故障報警、出煤/停機預報等42個。參考FX2N產品目錄和市場實際價格，選擇基本件FX2N-48MR(24人/24人出)和擴展件FX2N-48ER(24人/24人出)。這種配置既能降低成本，又能保留足夠的餘量，是比較經濟的選擇。
2.3流速傳感器。
利用超聲波煤流傳感器(WAE)可以提供可靠的方法檢測煤流在傳送帶上的傳播。在給油係統上安裝，當堵塞發生時，傳感器提供可靠的報警信號。超聲煤流傳感器包括兩個部分：探頭傳感器和控製盒。為減小幹擾信號，在探頭傳感器內裝有前置放大器，使煤流信號在送至控製部件之前得到增強。控製器包括必要的電子電路，繼電器，比較電路，以及顯示報警LED狀態的指示電路。調節與修正均在控製部分完成。
在輸送帶流動過程中，煤塊與探頭及煤塊之間的摩擦產生聲波。聲振幅度由壓電元件按比例轉換為電信號，放大後傳送至控製部分。進一步放大並濾除控製部分信號中與K8凯发登录入口無關的幹擾。輸入信號激發和維持了“煤流”狀態。這款超聲波煤流傳感器為煤流遠程監測提供了高可靠性和確實有效的方法。
3.係統軟件設計
常用的PLC程序設計語言有梯形程序設計語言(LD)、順序功能程序設計語言(SFC)和功能塊程序設計語言(FBD)，四級皮帶輸送機控製係統屬於典型的程序設計語言，因此主要采用順序功能程序設計。
序函數圖主要采用步進梯形指令的編程方式，為了便於編程，在程序中采用了大量的中間繼電器進行程序的存儲、轉換，同時也使用了大量的內部定時器來完成延遲函數。
3.1啟動程序。
第一步是準備工作，將現場集中控製開關關閉，北線開關關閉，給煤機選擇開關關閉，要自動卸煤，將自動卸煤開關關閉，做好啟動前的準備工作。在完成了準備工作之後，按下了駕駛按鈕，皮帶運輸機在PLC的控製下，按照編寫好的程序一步一步的啟動。
3.2作業程序。
全部設備啟動後，皮帶輸送機開始正常運煤工作，電推杆式自動卸料裝置在鍋爐位置開關控製下自動工作。
3.3停止程序。
運行結束後，鍋爐注滿水，按停止鍵，然後傳送帶按程序逐漸停止。最終所有的設備都停下來，等待下一個工作開始。

3.4失敗程序。
四級輸送帶輸送機故障回路采用下降沿微分輸出指令，在設備正常工作時遇到上升沿失效，當設備停止運行時，將其連接到故障繼電器線圈，使其產生故障輸出，故障報警，設備停止運行。當正常停車時，由停車預知輸出斷開，使其失效，使其不誤報。
如果運行中發生故障，使某一設備不能正常運行，隻要該設備由於故障停止運行，一下降，便會與PLC中的故障繼電器接通，故障線圈閉合，將運行電路全部斷開，停止運行，發出故障報警聲。等待故障解除並恢複正常。
4.結論。
總之，本係統的設計方案不僅選用了成熟可靠的軟硬件，而且充分考慮了係統的擴展性，符合控製管理一體化的趨勢，為以後控製和管理功能的擴展奠定了良好的基礎。該係統投入使用以來，運行狀況良好，自動化水平處於國內同行業領先水平，取得了較好的經濟效益和社會效益。
其創新之處主要在於改用無輥筒、無托輥的氣墊帶式輸送機，減少摩擦損耗，減少功耗；電氣控製采用PLC與接觸器相結合，解決了傳統繼電器接觸器控製的許多問題，提高了係統的抗幹擾能力，降低了故障率，使運行安全可靠。

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