××火电厂粉仓粉位计控制模块改造及应用

钟华

（长安益阳发电有限公司，湖南益阳413000）

摘要：主要阐述某厂原设备配套使用的FW2?E型号粉仓粉位计在使用年限达到上限且无备品可更换的情况下，如何利用PLC（可编程控制器）作为主控仪表，根据粉位计运行方式编制程序，实现外部信号的输入和控制输出，并且通过控制元件（可控硅、桥堆等）驱动现场电机，实现粉位计的测量工作。

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关键词 ：粉位计；PLC；光电开关；高速计数通道；换向

0引言

FW2?E型号粉仓粉位计在使用年限达到上限后，加上粉尘和高温的影响，主控仪表和换向器都频繁出现故障，维护成本不断升高。针对这一现状，我们提出一新设想，使用简单成熟的工控设备PLC，解读原控制装置的控制原理，用可控硅替换原换向器来实现电机正反转，设计一套全新的控制系统，利用PLC编程的灵活性，实现原有测控系统全部的功能。

1FW2?E型自动料位测控仪简介

（1）我厂原设计FW2?E型自动料位测控仪，是一种典型的重锤式料位测量装置，主要由三部分组成：主控仪表、换向器、电机伺服系统。

1）主控仪表：是一个单片机系统，负责对料位的定时测量、料位计数、到位反转、料位显示等功能，仪表结构相当复杂且外围电路繁多。

2）换向器：是一个控制电机正反转的装置，接收主控仪表的测量指令，是重锤下降和上升的切换装置，是一个专利产品，带过流保护功能。

3）电机伺服系统：由一台他激直流电机加钢缆、到位开关、力矩开关、光电脉冲计数、整形电路等构成，负责对重锤的升降控制、粉位计数。

（2）对FW2?E型自动料位测控仪增加的主要功能如下：

1）仪表自动标定功能：切换仪表至“标定”位，启动标定按钮，仪表将自动完成空仓下的量程标定，设置空仓下的全行程脉冲计数，并自动置满量程位、零点位。

2）仪表量程微调整功能：当测量过程中，需要跟机械粉标对位的时候，可以通过量程微调功能实现机械粉标与测量装置的完美统一。

3）故障显示及保护功能：仪表工作过程中，如遇断钢缆、限位开关失灵等情况，电机会立即停止，并输出报警信号，提示运行人员与检修人员现场检查。

2主要改造项目

（1）用PLC替换原主控仪表，保留原有系统的各种开关信号，高速光电开关信号接入PLC指定高速计数通道，配合PLC高速计数程序模块实现高速脉冲的计数，编制控制程序实现外部信号的输入和控制输出。

（2）用三相电机正反转控制器（可控硅）替换原电机换向器，由可控硅接收PLC指令进行相序交换，实现电机的正反转。

（3）直接用桥堆进行整流来驱动直流电机工作。

3主要零件清单

（1）PLC，型号为西门子S7?200，CPU224XP。

（2）三相电机换向控制器（可控硅），型号为LSF?T4Z60DD2，杭州晶谷电子生产。

（3）桥堆，220V/60A。

（4）光电开关，型号为E3S?GS15N1，泰武科技生产。

（5）数显表。

4新粉位计工作原理

新粉位计控制原理如图1所示。

4.1计数系统

计数系统由滚筒、钢丝绳、分度盘、光电开关和相应的计数电路（PLC）组成，滚筒周长L=40cm，检测盘上均匀分布着20个孔，这样分度盘每转动一个孔距，钢丝绳就移动1cm，当分度盘转动时，光电开关就接收到一连串的光信号，同时在光电三极管的集电极输出一连串的方波电信号，一个方波反映到钢丝绳的运行长度为1cm，再通过计数电路记下该方波的个数，这样就测出了浮标移动的距离并转换为粉位高度，通过数显表显示出来。

4.2到位检测系统

该系统由丝杆、滑块、到位开关（常开）、保护开关（常闭）、电机过流保护系统及时间保护系统组成。当滚筒转动时，通过链条带动丝杆一起转动，而丝杆上的滑块不转，这样就把滚筒的角位移转换成为滑块的线位移，机器在待测状态时浮漂应在库顶，滑块顶住常开到位开关（光电开关），使到位开关闭合，PLC发信号使电机转动，浮漂向下移动，滑块往控制箱左移动，当浮漂接触煤粉后，电机反向转动，浮漂向上运动，滑块向右移动，移动至到位开关闭合时，PLC控制电路使电机停止运动，到此测量过程结束。因此，通过调整光电开关K2的位置，便可改变浮漂在库顶的停留位置。当光电开关K2损坏或其他原因导致开到位信号失灵时，滑块就一直向右运动，直到顶住保护断电开关，使K1断开，同时转向控制电路断电，整个系统就停止运行。若要恢复使其运行，就要用摇把将浮漂向下转，直到K2开关闭合，这样系统才可重新运行。

4.3换向控制系统

它主要由钢丝绳、浮漂、动滑轮、三相电机正反转控制器、PLC、桥堆及干簧管组成，当浮漂向下运动接触到煤面后便受到一个向上的浮力，钢丝绳的张力就会减小，并使干簧管接通，于是PLC接收到一个触发信号，并控制三相电机正反转控制器，使电机反转，把浮漂提升到库顶。

4.4PLC接线

PLC接线及原理如表1所示。

5改造成果及意义

该项目的改造成功，给我们现场设备维护管理起到一个示范作用，相似的设备，在厂家停产或只能整套升级的情况下，通过现在广泛得到应用的PLC基本都可替换原有控制设备和实现所有控制功能，并且可以根据现场实际情况和自身维护经验，对相应控制方式加以改进和创新，用最小的代价创造最大的产值，这也是生产一线技术人员应该做到的。

收稿日期：2015?08?03

作者简介：钟华（1977—），男，湖南长沙人，工程师，检修部技术员，研究方向：电厂自动控制系统优化及现场控制装置的技术改造与创新。