基于PLC的岚山港矿石输送控制系统设计及应用

王洋 陈霄 李剑飞 王虎军

摘 要：从管带机驱动装置、供配电系统、监控系统组成、控制逻辑、保护元件动作要求和数据监控等方面，介绍了一种基于PLC的管带机监控系统。管带机PLC控制系统设计采用SIEMENS S7 300系列产品，配置相应的IO模块及通讯模块，采用环形网络，以光纤连接所有转载站及中控室。投产后管带机控制系统运行稳定、可靠、高效，有效地降低了粉尘污染，取得了生产、环境保护的双赢局面。

关键词：管带机 供配电系统 监控系统 PLC 变频器

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）08（a）-0052-02

1 管带机简介、项目概况

管状带式输送机（以下简称管带机）由日本JPC公司于1964年提出，20世纪70年代末进入实际应用阶段，并通过应用实践，已基本形成了设计理论和产品系列。根据日照钢厂项目的规划，需要从日照岚山港运输铁矿石，为降低成本从而建设一条由斗轮机、平皮带、全密封圆管带式输送机构成的输送线，该项目是由ZT1、ZT2、T1、T2、T3、T4转载站和之间串联的管带式输送机组成，其中ZT1、ZT2、T1转载站在岚山港港区内，T2、T3转载站建设于沿海公路旁，TC4转载站在日照钢铁厂区内，矿石从斗轮机经由ZT1、ZT2、T1、T2、T3、T4转载站顺序，运输至日照钢铁如图1所示。

2 供配电系统介绍

2.1 ZT1转运站

设置在201A头部与202A尾部附近。10kV进线开关柜2面（双路切换互为备用），10kV出线柜3面（其中1面到0.69kV变压器，1面到0.4kV变压器），变频器变压器1台（容量为2500kVA），电力变压器1台（容量为500kVA）。

2.2 T1转运站

设置在203A头部与C2A尾部附近。10kV进线开关柜2面（双路切换互为备用），10kV出线柜2面（其中1面到0.69kV变压器，1面到0.4kV变压器），变频器变压器1台（容量为3900kVA），电力变压器1台（容量为400kVA）。

2.3 T2转运站

设置在C2A头部与C3A尾部附近。10kV进线开关柜2面（双路切换互为备用），10kV出线柜2面（其中1面到0.69kV变压器，1面到0.4kV变压器），变频器变压器1台（容量为6500kVA），电力变压器1台（容量为630kVA）。

2.4 T3转运站

设置在C3A头部与C4A尾部附近。10kV进线开关柜2面（双路切换互为备用），10kV出线柜2面（其中1面到0.69kV变压器，1面到0.4kV变压器），变频器变压器1台（容量为4900kVA），电力变压器1台（容量为630kVA）。

2.5 T4转运站

设置在C4A头部附近。10kV进线开关柜2面（双路切换互为备用），10kV出线柜2面（其中1面到0.69kV变压器，1面到0.4kV变压器），变频器变压器1台（容量为4900kVA），电力变压器1台（容量为630kVA）。

3 控制系统介绍

3.1 管带机控制系统控制逻辑

本控制系统采用逆料流启动，顺料流停机的控制逻辑，按照C4A、C3A、C2A、203A、202A、201A的启动顺序逐步、单条启动；按照201A、202A、203A、C2A、C3A、C4A的停机顺序逐步、单条停止。

皮带之间有相应闭锁关系（上下游皮带启动顺序等），单条皮带系统也有相应闭锁关系（启动条件判断等）。

⑴单机启动过程。

①集控下发启动命令，沿线声光报警装置动作，提示开机。

②PLC向头部主变频器发出头部主电机启动信号，电机开始励磁。

③头部从变频器接收主变频器数据，下发启动信号，电机开始励磁。

④PLC向尾部变频器发出尾部电机启动信号，电机开始励磁。

⑤集控下发主电机运行速度，启动速度为全速的5%。

⑥头部从变频器接收主变频器数据，跟随启动提速至全速5%。

⑦经延时，PLC向尾部变频器发出全速5%信号，电机开始旋转。

⑧待整条管带机以5%运行正常后，可以提速。

⑨可一次提速至100%，也可分步完成。

⑩所有皮带按照逆料流开机顺序启动完毕，则矿石输送系统启动成功，具备运料状态。

（2）正常停机。

①集控下发停机信号给所有子站PLC。

②二类故障信号。

③矿石输送系统整体降速至5%。

④按照顺料流停机顺序，逐个皮带速度将至0%。

⑤系统内所有皮带都停机，则矿石输送系统停机成功。

（3）紧急事故停机。

①集控给出紧急事故停机信号。

②一类故障信号。

③变频器响应急停，瞬时降速直至停机。

3.2 管带机保护元件动作要求

（1）管带机上保护元件。

（2）皮带轻度跑偏，PLC只报警但不停机，运行人员应及时检查；管带机上其他保护元件动作时，PLC报警同时均发出停机指令。

3.3 管带机数据监控

（1）相关的电气量经变频器以通讯形式送PLC，程序中设定相应的电气保护定值，实现对重要设备的保护，同时上位监控画面也显示相同数据，过高、过低都会产生报警。

（2）各电机、减速机均设有Pt100铂电阻，由PLC温度模块接收温度值输入。接近温度最大值时应报警，超过温度最大值停机检查。

（3）电机上装有测速编码器，PLC控制系统接收电机转速，根据实际情况集控可选择开环或闭环控制，并下发不同的频率实现调速。

（4）变频器的进线电流、电压、母线电流、母线电压、出线电压、出线电流等与运行相关的数据，经PLC上传至上位监控系统，除相应保护之外，还为运行人员对于提高效率的分析、决策提供数据支撑。

（5）上位监控系统能实现数据采集和处理、输送带控制系统实时动态运行屏幕显示、事件顺序记录、事故处理、记录、工业电视監视、系统设备运行维护管理、软件开发及培训的功能。

4 结语

在日照港岚山港区南作业区矿石输送系统工程中，管带机输送铁矿石试运行一次性成功。投产后管带机控制系统运行稳定、可靠、高效，不仅实现了日照钢厂、岚山港的整体协作运营，还有效降低了粉尘污染，取得了生产、环境保护的双赢局面。

参考文献

[1] 龚欣荣.管状带式输送机简介[J].矿山机械，2000（8）：43-46.

[2] 谭泽林.下运矿石胶带输送机控制系统选型与应用[J].中国矿山工程，2018，47（2）：52-55.