河南省某熱電站燃料準備系統是供熱及自備電廠發電的一套大型燃料運輸系統，由四級皮帶運輸機組成。老系統采用繼電器-接觸器控制，電氣設備體積大、故障率高、維修量大、工作效率低。由于系統對四級皮帶運輸機的自動控制要求比較高，近期采用可編程控制器（PLC）對此系統進行技術改造，與接觸器相結合進行控制，解決了傳統繼電器接觸器控制的諸多問題。新系統具有體積小，故障少，接線簡單，安裝維護方便，抗干擾能力強，運行安全可靠等特點。

1 系統功能

1.1 系統組成

熱電站裝機容量13000KVA,全部采用煤發電，安裝了四臺大型鍋爐，最小的75噸，最大的165噸，燃煤量大，運輸皮帶長，級數多，運輸控制保護閉鎖多。

熱電站燃料準備系統主要有橋式抓斗起重機、給煤機、皮帶輸送機、皮帶鼓風機、除鐵器、刮板輸送機、棒條篩、環錘式破碎機、煤位傳感器、鍋爐位置開關等組成。圖1為四級皮帶運輸系統框圖。

圖1 四級皮帶運輸系統框圖
1.2 控制要求

熱電站燃料準備系統，是一個大型的皮帶運輸系統，工作任務重，帶鍋爐多，用煤量大，上燃料的保障性、可靠性、準確性、及時性，直接關系和影響著全廠的供電質量和生產效益，所以必須保障這套系統在運作過程中的可靠性。

要求皮帶運輸系統從最后一條皮帶按四、三、二、一逆序啟動，加可靠的互鎖環節。前三條皮帶都是氣墊式皮帶運輸機，在皮帶啟動前要求首先啟動它們各自的鼓風機，把皮帶吹起，以減小皮帶運行時的摩擦，如果鼓風機沒有開動，不允許皮帶開動，皮帶和鼓風機之間要加互鎖。四號配倉皮帶給鍋爐下料，用電動推桿犁式卸料器進行手動和自動下料控制。

用煤流傳感器、行程開關控制皮帶運行時間。為了提高了系統運行的可靠性，正常運行時進行集中自動控制，在故障或特殊情況時可以現場手動控制。

在每級皮帶上都裝有除鐵器，由于煤中混有雜物，如鐵器、易燃易爆的金屬物質，特別是雷管，雷管若隨煤混進鍋爐，將會引起爆炸等危險事故的發生。雷管外面是鐵皮裹著，除鐵器可以對其起作用，阻止雷管等進入鍋爐，引起事故，造成不必要的損失。所以除鐵器不開動，皮帶不允許開動。

皮帶運輸機沒有開動，不允許開振動給煤機，若給煤機先開，會壓死皮帶，使其無法正常啟動。同樣，振動給煤機沒有開動，不能啟動抓斗起重機往給煤機中送煤，否則會壓死給煤機，使其無法啟動。

兩臺振動給煤機，一臺正常使用一臺備用，相互獨立不可同時開，要求加互鎖。

所有的皮帶運輸機設備都運作起來后，系統正常工作，使用自動下料，電動推桿犁式卸料器動作抬起放下，要靠鍋爐的位置開關控制，自動抬起放下。出現故障，使用手動下料，加一個手動電葫蘆使電動推桿犁式卸料器動作抬起放下。

系統要求皮帶按一、二、三、四順序停車，在皮帶上裝有煤流傳感器，要求煤流傳感器精度要高，當煤流走完后，通過煤流傳感器把皮帶停下來。先停給煤機，再停一號皮帶，按煤流走完的順序停皮帶，上一級皮帶煤流未走完，下一級皮帶不允許停下，不能誤動作，加必要的互鎖保護。

在考慮集中控制的同時，也要考慮現場控制，以免現場發生故障，不能停車，要設現場故障停車開關。設有故障檢測及報警系統，對皮帶運輸機運行狀況進行監控，若系統某一部分發生故障，要有報警信號，傳入控制室，運行設備在集控室設指示燈，正常運行工作，指示燈亮;故障時指示燈閃爍，電鈴響；停止狀態指示燈滅。

2 系統硬件設計

2.1 氣墊帶式輸送機

采用氣墊帶式輸送機，既將通用帶式輸送機的支承托輥去掉，改用設有氣室的盤槽。

由于氣墊帶式輸送機沒有滾筒和承載托輥及其阻力，由盤槽上的氣孔噴出的氣流在盤槽和輸送帶之間形成非接觸支承氣膜，在通過盤槽時不出現撓曲和摩擦，從而顯著地減小了摩擦損耗，氣墊輸送帶的磨損和撕裂現象比槽形托輥輸送帶少得多，有效地克服了通用帶式輸送機的接觸支承缺點，因此摩擦力小。功率消耗比普通帶式輸送機低，也不需要更換和修理托輥費用。不發生盤槽與輸送機接觸而損壞膠帶的現象，鼓風機的維修費僅為槽形托輥修費的一小部分，控制設備也較為簡單。

2.2 PLC選型

用PLC進行控制，外圍設備少，占地空間小，是實現集控的良好設備，三菱可編程控制器（PLC）功能強，控制精度高，運行速率快，控制功能性好，可以較好地實現集中控制和就地分散控制。

現場的輸入信號有起動、停止、煤流傳感、南北線選擇、鍋爐位置、自動卸料、卸料器抬起和放下位置、給煤機選擇等20個;輸出信號有振動給煤機、皮帶鼓風機、皮帶除鐵器、皮帶運輸機、棒條篩、破碎機、刮板輸送機、卸煤器抬起和放下、故障報警、起動/停車預告等42個，為了減少成本并留有充分的余量，選基本單元FX2N-48MR和擴展單元FX2N-48ER。

3 系統軟件設計

PLC常用的編程語言有梯形圖語言（LD）、順序功能圖語言（SFC）和功能塊語言（FBD），四級皮帶輸送機控制系統屬于典型的順序控制，所以主要采用順序功能圖（SFC）編程。圖2為系統程序流程圖。

圖2 程序流程圖
順序功能圖主要采用步進梯形指令編程方式，為了編程方便，程序中采用了許多中間繼電器進行程序的記憶、轉換，同時程序中還使用許多內部定時器完成延時功能。

3.1 起動程序

首先，在準備工作時，把就地集中轉開關閉合，北線開關閉合，給煤機選擇開關閉合，要自動卸料，把自動卸料開關閉合，做好啟動前準備工作。準備工作完備后，按下開車按鈕，皮帶運輸機按編寫好的程序在PLC的控制下一步步的啟動。圖3為起動程序流程圖。


圖3 起動程序流程圖
3.2 工作程序

當所有的設備啟動后，皮帶運輸機就開始正常的運煤工作，自動卸料的電動推桿式卸料器在鍋爐位置開關的控制下自動工作。

3.3 停止程序

工作完畢之后，鍋爐注滿了，按下停止按鈕，然后皮帶運輸機按程序逐步停止。最后所有設備全部停下，等待下一次的工作開始。

3.4 故障程序

在該四級皮帶運輸機的故障回路中用了下降沿微分輸出指令，在設備正常工作時它遇到上升沿不起作用，當故障時設備停止運行，它就接通故障繼電器線圈，使故障輸出，故障報警，設備停止運行。在正常的停車情況下，它被停車預告輸出斷開無效，使其不誤報故障。