原煤仓料位测量系统与PLC结合运用实现自动配煤
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原煤仓料位测量系统与PLC结合运用实现自动配煤
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科学之友 Friend of Science Amateurs 201 1年12月
原煤仓料位测量系统与 PLC结合运用实现 自动配煤
黄 焰
(华电能源牡丹江第二发电厂，黑龙江 牡丹江 157015)
摘 要：为降低输煤系统工人的劳动强度，减少职业有害因素对他们身体的危害，实现自
动配煤或远程控制配煤已经刻不容缓。文章介绍的配煤系统是利用PLC的可编辑控制功
能，依据准确的煤位信号实现配煤系统的自动化。通过光缆的通讯，还可实现现场与控制
室之间的远程监控，达到控制方式多元化。
关键词：煤位信号；PLC；程序控制；自动化；自动配煤
中图分类号：TQ520．62 文献标识码：A 文章编号：1000—8136(201 1)35—0034—02
开关量输出模块DO有 l6位，对应各个犁刀的抬犁控制8个，落
1 实施自动配煤的目的
犁控制8个。
火力发电厂的N台机组的燃煤配给方式一般采用在胶带输 2．2 煤位信号装置
煤位信号是本系统中较为关键的部分，相当于人的眼睛。只
送机上由犁煤器的抬落来配送给原煤仓。由于输煤系统现场环
境恶劣、粉尘浓度大，加上各煤仓之间沿线较长，这个配煤过程 有采集到了准确的煤位信号，并保证信号在传输过程中不失真，
如果依靠人工就地操作会给操作人员带来较大的劳动强度和职 反映在 PLC中的煤仓煤位状态才是真实可靠的，进而才能对煤
仓有条不紊地进行配煤。本厂采用美国K—M公司生产的SONO
业病危害。火力发电厂对配煤系统进行自动化改造的最主要目
Ⅱ系统超声波料位测量系统，该系统可靠、灵活、先进、安全，能适
的就是该系统能在科学可靠配煤的前提下实行就地无人操作，
以降低工人的劳动强度，减少职业有害因素对身体的危害，同时 应各种环境，而传感器本身也耐腐蚀、防震、防尘、防水，同时灵敏
提高输煤系统的自动化程度。 度高、测量误差小。测量精度小于量程的0．1％，重复误差小于量
程的0．25％，测量范围是0．3～15 m。料位系统包含控制器和探头
2 系统构成 两部分，控制器安装在煤仓附近的总控箱内 (PLC也安装在此
处)，探头分别固定在每个煤仓口的中间，垂直向下安置，务必使
系统由以下几个部分组成：PLC、煤位信号装置、状态回讯装
探头发送的超声波能探测到煤仓的最底部。控制器是用来设定各
置、工控机及通讯设备、就地执行设备。为了论述方便，此配煤系
个参数的，如每个探头的标识、量程等，控制器对应着 8个超声波
统假设配给8个煤仓，整个系统见图1。
探头。控制器与探头之间采用同轴电缆连接，轴与屏蔽网分别接
入控制器输入端口相应的正、负端上，另一端和探头的正负极相
接，控制器的输出端接到PLC上。连接方式见图2。
探头1 探头2 探头8 控制方式状态回讯
图1 系统图 图2 连接方式
各部件具体解析如下： 在控制器上设定了超声波探头的量程后，对应输出4～20 mA
2．1 可编程序控制器(PLC) 电流到PLC上。另外，输出到PLC的电流信号不会变化得很快，
PLC是该系统中最为核心的部分，它好似一个人的大脑，既 因为控制器对探头传来的信号先进行过滤，对那些瞬时变化很大
要接受各感官发出的信息，又要向各肢体按要求发出指令。本系 的信号不予考虑，而对有效的信号每12次取一个平均值，然后根
统采用美国A—B公司的可编程控制器，它包括电源部分、CPU以 据每个平均值输出电流信号到PLC，这样信号才是比较准确的。
及若干个 Ⅳ0模块。电源引入的是220 V交流电，CPU是存储程
序的地方，I／0模块可完成各种工作。模拟量输入模块AI中有 8 2．3 状态回讯信号
个通道，分别对应各个煤仓的煤位。开关量输入模块DI中有32 回讯信号包括犁刀状态回讯和控制方式状态回汛。有r抬
位，分别对应各个犁刀的状态回讯 16个，控制状态回讯 16个。 犁、落犁回讯信号，现场的各个犁的状态才可以反映到远控室的
34一科学之友 Friend of Science Amateurs 201 1年12月
工控机的画面上。产生抬犁、落犁回讯信号的是Turck接近开关， 接触器、过载保护器、面板安装有就地控制按钮、指示灯及控制
共 16个，每个犁刀对应2个，要安装在犁刀附近，由相应的执行 状态转换开关等。
箱为接近开关提供220 V电源，当接近开关感应到被感体时即会
3 系统工作机理
输出220 V电压信号。我们要调整好接近开关的位置，使犁刀落、
抬到位时除好被接近开关感应到，同时将信号传输到PLC上。当
每个犁煤器均有3种控制方式：程序自动控制、控制室远程
PLC接到相应回讯信号为 1时，会判断此时犁刀的落、抬犁状态。 控制、手动就地控制。就单一犁煤器来说，只能任选其一，不能兼
自动、远程回讯信号是根据相应的执行箱上自动，远程转换开关 容。就地值班员必须将拟用较为复杂的程序控制方式的N个犁
所预置的位置而产生的，相应回讯信号为 1时，PLC会判断在何 煤器执行箱的转换开关预置到程控状态(NI>2)，这时，PLC会对
种控制状态，当都不为 1时，PLC会判断转换开关处于就地控制
这几个煤仓进入程序控制状态。首先，PLC对所有在该控制状态
状态。 下的煤仓的煤位信号进行比较，它将选择煤位最低的煤仓进行
2．4 工控机及通讯设备 配煤，向其发出犁刀落下的命令至收到落犁到位回讯，煤流进入
可采用研华IPC工业控制计算机，CPU为奔腾四1．6 GHz；
该煤仓，煤位逐渐升高。待煤位信号升高至比新最低煤位高50 cm
内存为512 MB；硬盘为 120 GB；显示器为飞利浦 21”液晶显示 时，系统会暂停向该煤仓配煤，向其发出犁刀抬起的命令至收到
器，这些设备安放在远控室的控制台上。
抬犁到位回讯，再向新最低煤仓发出配煤指令。如此循环直至各
要实现远程监控，现场的PLC(下位机)与远控室的工控机 煤仓都达到程序预设最高煤位。控制室远程控制较为简单，就地
(上位机)之间的通讯是必不可少的。只有工控机与PLC“通了 值班员把执行箱转换开关预置到远程控制档位，远控人员在上
话”，工控机才能对现场设备实现监视和控制。考虑到环境的干 位机的显示界面上进行监控，以煤位信号为参考，按照配煤意
扰较大、屏蔽困难，距离又较远，本系统应采用性能可靠的光缆 愿，用鼠标对犁刀进行控制。手动就地控制则更为直接，转换开
进行通讯。它不但机械强度高、抗拉伸，而且可以保证数据在传 关置于该位置后，由就地值班员用执行箱的控制按钮直接操控
输过程中不失真。在数据传输的路径上还有一些辅助物，它们是 即可。值得说明的是，这3种控制方式在不同煤仓运用时并不冲
光纤模块、接线盒、屏蔽双绞线、Rj一45头。光纤模块又称光电转 突，例如：可用程序方式控制 1、2、3、4号煤仓配煤，用远控方式
换模块，是用来实现光、电信号互相转换的。将各部分连接好，一 控制5、6号煤仓配煤，用就地操作方式控制7、8号煤仓配煤，实
端接在 PLC的以太网插口上，另一端接在工控机的网卡上。 现配煤方式的多元化。但是，有一点必须引起注意，由于犁刀落
就地执行设备包括电动推杆和执行配电箱。电动推杆直接 在输煤皮带上会给皮带运行增加很多阻力，因而，落下的犁刀不
支配犁刀的抬起、落下，是终端执行器；执行配电箱则负责操纵
得超过两个。
电动推杆，接入三相动力电源，内部安装有自动空气开关、交流
Coal storage level measurement system with a combination of PLC for
automatic blending
Huang Yan
Abstract：To reduce the labor intensity of coal handling system，to reduce occupational hazards to their health hazards，automatic blending or the
remote control blending has been pressing．This paper introduces the blending system is the use of PLC control functions can be edited，based on
accurate coal-bit signal to achieve blending system of automation．Through the cable of communication，Can also be achieved remote monitoring
between the control room and on-site，control method to achieve diversity．
Key words：coal-bit signal；PLC；process control；automation；automatic blending
一 35—
原煤仓料位测量系统与 PLC结合运用实现 自动配煤
黄 焰
(华电能源牡丹江第二发电厂，黑龙江 牡丹江 157015)
摘 要：为降低输煤系统工人的劳动强度，减少职业有害因素对他们身体的危害，实现自
动配煤或远程控制配煤已经刻不容缓。文章介绍的配煤系统是利用PLC的可编辑控制功
能，依据准确的煤位信号实现配煤系统的自动化。通过光缆的通讯，还可实现现场与控制
室之间的远程监控，达到控制方式多元化。
关键词：煤位信号；PLC；程序控制；自动化；自动配煤
中图分类号：TQ520．62 文献标识码：A 文章编号：1000—8136(201 1)35—0034—02
开关量输出模块DO有 l6位，对应各个犁刀的抬犁控制8个，落
1 实施自动配煤的目的
犁控制8个。
火力发电厂的N台机组的燃煤配给方式一般采用在胶带输 2．2 煤位信号装置
煤位信号是本系统中较为关键的部分，相当于人的眼睛。只
送机上由犁煤器的抬落来配送给原煤仓。由于输煤系统现场环
境恶劣、粉尘浓度大，加上各煤仓之间沿线较长，这个配煤过程 有采集到了准确的煤位信号，并保证信号在传输过程中不失真，
如果依靠人工就地操作会给操作人员带来较大的劳动强度和职 反映在 PLC中的煤仓煤位状态才是真实可靠的，进而才能对煤
仓有条不紊地进行配煤。本厂采用美国K—M公司生产的SONO
业病危害。火力发电厂对配煤系统进行自动化改造的最主要目
Ⅱ系统超声波料位测量系统，该系统可靠、灵活、先进、安全，能适
的就是该系统能在科学可靠配煤的前提下实行就地无人操作，
以降低工人的劳动强度，减少职业有害因素对身体的危害，同时 应各种环境，而传感器本身也耐腐蚀、防震、防尘、防水，同时灵敏
提高输煤系统的自动化程度。 度高、测量误差小。测量精度小于量程的0．1％，重复误差小于量
程的0．25％，测量范围是0．3～15 m。料位系统包含控制器和探头
2 系统构成 两部分，控制器安装在煤仓附近的总控箱内 (PLC也安装在此
处)，探头分别固定在每个煤仓口的中间，垂直向下安置，务必使
系统由以下几个部分组成：PLC、煤位信号装置、状态回讯装
探头发送的超声波能探测到煤仓的最底部。控制器是用来设定各
置、工控机及通讯设备、就地执行设备。为了论述方便，此配煤系
个参数的，如每个探头的标识、量程等，控制器对应着 8个超声波
统假设配给8个煤仓，整个系统见图1。
探头。控制器与探头之间采用同轴电缆连接，轴与屏蔽网分别接
入控制器输入端口相应的正、负端上，另一端和探头的正负极相
接，控制器的输出端接到PLC上。连接方式见图2。
探头1 探头2 探头8 控制方式状态回讯
图1 系统图 图2 连接方式
各部件具体解析如下： 在控制器上设定了超声波探头的量程后，对应输出4～20 mA
2．1 可编程序控制器(PLC) 电流到PLC上。另外，输出到PLC的电流信号不会变化得很快，
PLC是该系统中最为核心的部分，它好似一个人的大脑，既 因为控制器对探头传来的信号先进行过滤，对那些瞬时变化很大
要接受各感官发出的信息，又要向各肢体按要求发出指令。本系 的信号不予考虑，而对有效的信号每12次取一个平均值，然后根
统采用美国A—B公司的可编程控制器，它包括电源部分、CPU以 据每个平均值输出电流信号到PLC，这样信号才是比较准确的。
及若干个 Ⅳ0模块。电源引入的是220 V交流电，CPU是存储程
序的地方，I／0模块可完成各种工作。模拟量输入模块AI中有 8 2．3 状态回讯信号
个通道，分别对应各个煤仓的煤位。开关量输入模块DI中有32 回讯信号包括犁刀状态回讯和控制方式状态回汛。有r抬
位，分别对应各个犁刀的状态回讯 16个，控制状态回讯 16个。 犁、落犁回讯信号，现场的各个犁的状态才可以反映到远控室的
34一科学之友 Friend of Science Amateurs 201 1年12月
工控机的画面上。产生抬犁、落犁回讯信号的是Turck接近开关， 接触器、过载保护器、面板安装有就地控制按钮、指示灯及控制
共 16个，每个犁刀对应2个，要安装在犁刀附近，由相应的执行 状态转换开关等。
箱为接近开关提供220 V电源，当接近开关感应到被感体时即会
3 系统工作机理
输出220 V电压信号。我们要调整好接近开关的位置，使犁刀落、
抬到位时除好被接近开关感应到，同时将信号传输到PLC上。当
每个犁煤器均有3种控制方式：程序自动控制、控制室远程
PLC接到相应回讯信号为 1时，会判断此时犁刀的落、抬犁状态。 控制、手动就地控制。就单一犁煤器来说，只能任选其一，不能兼
自动、远程回讯信号是根据相应的执行箱上自动，远程转换开关 容。就地值班员必须将拟用较为复杂的程序控制方式的N个犁
所预置的位置而产生的，相应回讯信号为 1时，PLC会判断在何 煤器执行箱的转换开关预置到程控状态(NI>2)，这时，PLC会对
种控制状态，当都不为 1时，PLC会判断转换开关处于就地控制
这几个煤仓进入程序控制状态。首先，PLC对所有在该控制状态
状态。 下的煤仓的煤位信号进行比较，它将选择煤位最低的煤仓进行
2．4 工控机及通讯设备 配煤，向其发出犁刀落下的命令至收到落犁到位回讯，煤流进入
可采用研华IPC工业控制计算机，CPU为奔腾四1．6 GHz；
该煤仓，煤位逐渐升高。待煤位信号升高至比新最低煤位高50 cm
内存为512 MB；硬盘为 120 GB；显示器为飞利浦 21”液晶显示 时，系统会暂停向该煤仓配煤，向其发出犁刀抬起的命令至收到
器，这些设备安放在远控室的控制台上。
抬犁到位回讯，再向新最低煤仓发出配煤指令。如此循环直至各
要实现远程监控，现场的PLC(下位机)与远控室的工控机 煤仓都达到程序预设最高煤位。控制室远程控制较为简单，就地
(上位机)之间的通讯是必不可少的。只有工控机与PLC“通了 值班员把执行箱转换开关预置到远程控制档位，远控人员在上
话”，工控机才能对现场设备实现监视和控制。考虑到环境的干 位机的显示界面上进行监控，以煤位信号为参考，按照配煤意
扰较大、屏蔽困难，距离又较远，本系统应采用性能可靠的光缆 愿，用鼠标对犁刀进行控制。手动就地控制则更为直接，转换开
进行通讯。它不但机械强度高、抗拉伸，而且可以保证数据在传 关置于该位置后，由就地值班员用执行箱的控制按钮直接操控
输过程中不失真。在数据传输的路径上还有一些辅助物，它们是 即可。值得说明的是，这3种控制方式在不同煤仓运用时并不冲
光纤模块、接线盒、屏蔽双绞线、Rj一45头。光纤模块又称光电转 突，例如：可用程序方式控制 1、2、3、4号煤仓配煤，用远控方式
换模块，是用来实现光、电信号互相转换的。将各部分连接好，一 控制5、6号煤仓配煤，用就地操作方式控制7、8号煤仓配煤，实
端接在 PLC的以太网插口上，另一端接在工控机的网卡上。 现配煤方式的多元化。但是，有一点必须引起注意，由于犁刀落
就地执行设备包括电动推杆和执行配电箱。电动推杆直接 在输煤皮带上会给皮带运行增加很多阻力，因而，落下的犁刀不
支配犁刀的抬起、落下，是终端执行器；执行配电箱则负责操纵
得超过两个。
电动推杆，接入三相动力电源，内部安装有自动空气开关、交流
Coal storage level measurement system with a combination of PLC for
automatic blending
Huang Yan
Abstract：To reduce the labor intensity of coal handling system，to reduce occupational hazards to their health hazards，automatic blending or the
remote control blending has been pressing．This paper introduces the blending system is the use of PLC control functions can be edited，based on
accurate coal-bit signal to achieve blending system of automation．Through the cable of communication，Can also be achieved remote monitoring
between the control room and on-site，control method to achieve diversity．
Key words：coal-bit signal；PLC；process control；automation；automatic blending
一 35—
