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摘 要：本文介绍了基于给煤机的工艺过程设计出给煤机的控制系统。文中说明了该系统如何使用控制器、变频器及PLC实现对给煤机给煤量的精确控制。经应用证明该系统具有很好的控制性和可靠性。
关键词：给煤机；控制器；变频器；PLC
1. 引言
给煤机是炼铁厂中重要动力设备, 主要任务是均匀、连续、定量地给煤到磨煤机中, 并且可以在输送过程中对煤连续称重, 同时根据燃烧系统需求的煤量信号, 随时调节给煤量。电子称重式给煤机控制柜是武钢炼铁厂烟煤一期给煤机的配套控制设备，在整个给煤机的运行、维护过程中，起着重要作用。给煤机控制系统可以实现在运行过程中对燃煤进行精确计量，并根据人工设定值和燃烧控制系统的反馈信息控制给煤率，自动调整皮带的行进速度，
（图片）
图1 给煤机控制系统工艺图 以调节给煤量，使输送入锅炉的燃煤与所需燃料相匹配，从而达到理想的经济效益及管理效果。图1为给煤机控制系统工艺图。从煤仓原煤斗，经原煤斗阀门，落至传送皮带上的煤，通过皮带输送至落煤斗，再经落煤斗阀门控制，落入磨煤机中。
2. 给煤机控制系统的设计
2.1 给煤机控制系统的工作原理
给煤机控制系统的工作原理是测量皮带上单位长度的煤重q（kg/m）和皮带的行进速度V（m/s），两者相乘得出实际的给煤率。把实际的给煤率对时间t（s）进行积分,得到实际的给煤量。控制器不断将实际的给煤率与人工键入或远距离遥控输入的4～20mA 给煤率的设定值相比较后经PID 运算,自动调节输送皮带速度,达到精确的给煤率。
如图2 所示给煤量：
（图片） 其中：t0，t1是煤从输送皮带X0到X1通过的时间；q·v 为给煤率。
（图片）
图2 称重原理图 2.2 控制系统的构成
本控制系统的硬件设备主要由西门子S7-300的PLC，富士变频器FRN3.7G11S-43.7KW，MT2105数字型给料机控制器，重量检测机构，给煤机马达转速检测机构及各种执行机构等组成。控制系统各主要组成结构间的接口及信号传送如图3所示：（图片）
图3. 控制系统各主要组成结构间的接口及信号传送情况 本控制系统的核心是拉姆齐2105给煤机控制器，是专用于称重皮带给料机的。它内置PID调节器可以根据设定的给煤率给定值。由图3可知，控制器发出皮带速度给定信号给变频器的端口11、12、13来调节皮带驱动电机的速度，并对给煤控制系统的相关数据（如给煤量，给煤率等）进行计量、统计，并显示出来方便使用。
变频器主要用于各种变频调速驱动装置，尤其适用于水泵、风机和传送皮带系统的驱动装置。它具有模块化的设计。操作面板和通讯模块可以不使用任何工具，非常方便的进行更换。变频器接收到给煤机控制器的4～20mA速度给定信号后，根据该信号来相应调节皮带驱动电机的运行速度，以达到调节给煤率的目的。同时，根据万能转换开关的状态信号及PLC的皮带启/停信号，发出其工作/故障信号给PLC。
本系统采用的西门子S7-300系列PLC，图3中只将PLC与变频器及控制器间的信号传送情况画出。它有30个输入点，24个输出点。PLC程序根据输入的各控制信号做出相应的输出给控制器、变频器、继电器等其他器件。具体的程序设计思想可见文中3.2部分。
2.3 系统的工作方式（结合WZK1）
该系统有五种工作方式即万能转换开关WZK1的五种状态：备用（就地备用手操），手操（远方手操），运行（就地运行），遥控（远方遥控），停止（就地）。下面将其中的几种工作方式进行详细的介绍：
（1） 就地备用手操及远方手操
当给煤机控制系统中的PLC或者计值器失效时，可使用控制柜面板上的电位器（万能转换开关WZK1拨到“备用”位置）或集控室给定的4～20MA电流信号（万能转换开关WZK1拨到“手操”位置）直接调节皮带速度。此时控制柜的控制系统脱离控制。
（2） 就地运行
当集控室发出一个给煤机启动信号且控制柜急停按钮没有按下，也无保护停机信号时，给煤机将被启动，然后判断是就地方式或是远方方式进入不同的运行方式。
（3） 远方遥控方式
遥控方式是给煤机控制系统主要的工作方式，所谓的“遥控”是相对集控室而言，也就是说给煤机在该工作方式下接受来自集控室的控制信号实现煤量控制，控制信号主要有给煤机的启动停止信号和请求给煤率信号。当操作人员选择“遥控方式”时，给煤机按用户请求的给煤率实现恒流量控制。
（4） 停止方式
使给煤机停止工作，有两种方式：其一，就是正常停机，集控室发出一个给煤机停止信号逐渐停皮带，给煤率逐渐降为零，停清扫链，进入停机态；其二就是急停，当系统出现报警或紧急状况时，按下控制柜上的“急停”按钮，则给煤机上的截门被关上。
3. 控制系统的控制流程
程序设计的基本思想如图4所示：
（图片）
图4.控制系统程序流程图 4. 结论
电子称重式给煤机控制柜是武钢炼铁厂烟煤一期给煤机的配套控制设备，在整个给煤机的运行、维护过程中，起着重要作用。本系统可以实现在运行过程中对燃煤进行精确计量，并使输送入锅炉的燃煤与所需燃料相匹配，从而达到理想的经济效益及管理效果。本系统采用最新的、先进的控制设备，使控制系统具有良好的设备完好率和使用率，从而确保生产线的正常、安全运行。
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