龍灘水電站長(zhǎng)距離膠帶機(jī)輸送系統(tǒng)PLC集中控制技術(shù)運(yùn)用

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簡(jiǎn)介： 龍灘水電站長(zhǎng)距離膠帶機(jī)輸送系統(tǒng)，承擔(dān)大壩標(biāo)段混凝土總量約640萬(wàn)m3的成品砂石料運(yùn)輸任務(wù)。其中長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)是我國(guó)水電行業(yè)迄今為止的第一條單機(jī)最長(zhǎng)、自動(dòng)化程度最高帶式輸送機(jī)。該系統(tǒng)可通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)控制，有效解決遠(yuǎn)距離傳輸膠帶機(jī)負(fù)荷大，電機(jī)功率大，特別是重載情況下起動(dòng)過(guò)程對(duì)電網(wǎng)沖擊大，電壓跌落嚴(yán)重，對(duì)機(jī)械設(shè)備和膠帶的損害大等問(wèn)題。與傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)控制方式相比較，該系統(tǒng)使用PLC控制器集中控制各膠帶機(jī)工作狀態(tài) ，且具有主要故障檢測(cè)和故障處理及保護(hù)功能，可實(shí)現(xiàn)機(jī)旁無(wú)人值守，從而使運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)、合理，高效和可靠。
關(guān)鍵字：龍灘水電站 成品砂石料輸送 長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī) 計(jì)算機(jī)集中控制

1 概述

    龍灘水電站大壩混凝土生產(chǎn)所需的成品砂石料輸送系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)輸送系統(tǒng)），由多條帶式輸送機(jī)組成，承擔(dān)龍灘大壩標(biāo)段混凝土總量約640萬(wàn)m³的成品砂石料運(yùn)輸任務(wù)。運(yùn)輸線(xiàn)中部擬用布置在隧洞內(nèi)（含跨越龍灘溝、那邊溝明段部分）的長(zhǎng)距離高速帶式輸送機(jī)輸送，設(shè)計(jì)輸送能力3000t/h，單機(jī)長(zhǎng)度約4Km ，運(yùn)轉(zhuǎn)控制方式是在中央控制室通過(guò)PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)操作。

    由于輸送系統(tǒng)使用PLC控制并采用CST可控起動(dòng)傳輸裝置起動(dòng)長(zhǎng)距離膠帶機(jī)，有效地解決了起動(dòng)沖擊問(wèn)題，大幅度降低電機(jī)起動(dòng)時(shí)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊及對(duì)電機(jī)壽命的影響。另外，在機(jī)頭控制室設(shè)計(jì)一套集中監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)該控制系統(tǒng)的集中控制和監(jiān)視，并增設(shè)通訊系統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)處于受控狀態(tài)，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程和現(xiàn)地控制。

2 集中控制系統(tǒng)技術(shù)方案

    2.1 輸送系統(tǒng)控制對(duì)象及控制要求

表1 成品砂石料輸送系統(tǒng)控制對(duì)象及控制要求表

序號(hào)

受控系統(tǒng)

控制對(duì)象

控制要求

1

    大法坪砂石料加工系統(tǒng)成品料堆場(chǎng)E系列（E1～E4）膠帶機(jī)

40臺(tái)振動(dòng)給料機(jī)的現(xiàn)地控制

74臺(tái)電動(dòng)弧門(mén)的現(xiàn)地控制

4臺(tái)膠帶機(jī)的現(xiàn)地控制

    實(shí)現(xiàn)本體和總體自動(dòng)控制

    增加視頻監(jiān)控

2

長(zhǎng)距離膠帶機(jī)輸送系統(tǒng)

1套施耐德QuantumPLC

2套施耐德遠(yuǎn)程I/O

20只現(xiàn)地控制箱

4Km光纖以太網(wǎng)

    實(shí)現(xiàn)總體自動(dòng)控制。增加視頻監(jiān)控,且不影響長(zhǎng)距離膠帶機(jī)CST控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3

▽308.5m混凝土拌和系統(tǒng)

B系列（B1～B6）膠帶機(jī)

1套GE90—30PLC

1套上位計(jì)算機(jī)

    實(shí)現(xiàn)總體自動(dòng)控制,且不影響▽308.5m混凝土拌和系統(tǒng)原有控制系統(tǒng)正常運(yùn)行。

4

▽360m混凝土拌和系統(tǒng)A系列（A0～Ａ5）膠帶機(jī)

1套GE90—30PLC

1套上位計(jì)算機(jī)

    實(shí)現(xiàn)總體自動(dòng)控制,且不影響▽360m混凝土拌和系統(tǒng)原有控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行

    2.2 控制系統(tǒng)組成及功能

    輸送控制系統(tǒng)參與集中控制的設(shè)備包括：（1）大法坪砂石加工系統(tǒng)成品砂石料堆場(chǎng)，堆場(chǎng)下設(shè)雙線(xiàn)廊道振動(dòng)給料機(jī)電動(dòng)弧門(mén)及E1～E3和E2～E4膠帶機(jī)；（2）長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)，40個(gè)預(yù)警電鈴、38組跑偏開(kāi)關(guān)、76組拉繩開(kāi)關(guān)、電動(dòng)機(jī)及CST控制系統(tǒng)、膠帶自動(dòng)液壓拉緊裝置及機(jī)頭分料回轉(zhuǎn)斗等；（3）右岸▽360m混凝土拌和系統(tǒng)Ａ０～Ａ５膠帶機(jī)及6個(gè)儲(chǔ)料灌；（4）右岸▽308.5m混凝土拌和系統(tǒng)Ｂ１～Ｂ６膠帶機(jī)及10個(gè)儲(chǔ)料灌。

    控制系統(tǒng)配備有上位機(jī)（工控機(jī)）、下位機(jī)（PLC柜）和一套集中監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)該控制系統(tǒng)實(shí)行集中控制和監(jiān)視。系統(tǒng)采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分成中央控制級(jí)（CCL）和現(xiàn)地控制單元（LCU）兩級(jí)控制。主要完成大法坪砂石加工系統(tǒng)成品料堆場(chǎng)下設(shè)廊道4條膠帶機(jī)、74個(gè)弧門(mén)及40臺(tái)振動(dòng)給料機(jī)遠(yuǎn)程控制，與長(zhǎng)距離膠帶機(jī)系統(tǒng)及▽360m和▽308.5m混凝土拌和系統(tǒng)的接點(diǎn)聯(lián)系和數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)輸送系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)控制。成品砂石料輸送系統(tǒng)控制流程見(jiàn)圖1

圖1 成品砂石料輸送系統(tǒng)控制流程簡(jiǎn)圖

    2.2.1 中央控制級(jí)

    中央控制級(jí)設(shè)上位工控機(jī)和中央控制臺(tái)，上位工控機(jī)和中央控制臺(tái)設(shè)于長(zhǎng)距離膠帶機(jī)機(jī)頭控制室。中央控制級(jí)和各現(xiàn)地控制單元之間通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)（TCP/IP10/100Mbps）開(kāi)放式總線(xiàn)相聯(lián)。上位工控機(jī)為輸送系統(tǒng)的控制中心，用來(lái)完成控制系統(tǒng)的監(jiān)控和管理任務(wù)，對(duì)所有受控設(shè)備進(jìn)行控制、監(jiān)視、遠(yuǎn)程操作，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口與現(xiàn)地控制級(jí)設(shè)備聯(lián)絡(luò)通訊。主要功能有： 1)監(jiān)測(cè)顯示系統(tǒng)的工藝流程、各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、工藝參數(shù)值，存儲(chǔ)有關(guān)系統(tǒng)的主要運(yùn)行工藝參數(shù)值，進(jìn)行故障報(bào)警及處理；2)發(fā)送控制指令，實(shí)現(xiàn)各分系統(tǒng)工藝流程的起、停和設(shè)備單機(jī)的起停；3)統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，輸出各種生產(chǎn)報(bào)表。

    中央控制臺(tái)主要安裝程控操作按鈕，在脫離上位機(jī)或上位機(jī)故障時(shí)使用，可通過(guò)按鈕控制各現(xiàn)地控制單元的運(yùn)行。

    2.2.2 現(xiàn)地控制級(jí)

    現(xiàn)地控制級(jí)包括3套現(xiàn)地控制單元（1～3LCU）（采用可編程序控制器+ 一體化工作站）及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，各現(xiàn)地控制單元通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)組成現(xiàn)地控制網(wǎng)，各現(xiàn)地控制單元作為總線(xiàn)網(wǎng)上的1個(gè)節(jié)點(diǎn)，除能獨(dú)立自動(dòng)完成監(jiān)控范圍內(nèi)所有設(shè)備的運(yùn)行及數(shù)據(jù)采集、處理之外，也能通過(guò)現(xiàn)地控制單元上的手動(dòng)操作功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制現(xiàn)地設(shè)備的起、停。考慮到本系統(tǒng)受控設(shè)備分散，且距離較長(zhǎng)，為增加各相對(duì)獨(dú)立系統(tǒng)的可操作性和良好的人機(jī)溝通界面，各現(xiàn)地控制單元同時(shí)設(shè)置一體化工作站（觸摸屏），與PLC共同組成各現(xiàn)地控制單元的控制核心。

    受控設(shè)備機(jī)旁設(shè)現(xiàn)地控制箱（帶現(xiàn)地起動(dòng)柜的不設(shè)現(xiàn)地控制箱，現(xiàn)地控制功能由起動(dòng)柜完成），現(xiàn)地控制箱或現(xiàn)地起動(dòng)柜設(shè)遠(yuǎn)程/現(xiàn)地控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，遠(yuǎn)程控制時(shí)，設(shè)備由上位機(jī)（或中央控制臺(tái)）和現(xiàn)地控制單元控制；現(xiàn)地控制時(shí)，通過(guò)現(xiàn)地控制箱或現(xiàn)地起動(dòng)柜控制設(shè)備的單機(jī)起、停。

    系統(tǒng)設(shè)電鈴信號(hào)，上位機(jī)或中控臺(tái)起動(dòng)或停止系統(tǒng)前能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)振鈴；現(xiàn)地控制單元起動(dòng)或停止本單元時(shí)能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)本單元的振鈴；中控臺(tái)、現(xiàn)地控制單元盤(pán)柜、現(xiàn)地箱（或現(xiàn)地起動(dòng)柜）上均能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)發(fā)出各自范圍內(nèi)的振鈴信號(hào)。

    2.2.3 主電機(jī)控制系統(tǒng)（CST控制系統(tǒng)）控制操作

    主電機(jī)控制系統(tǒng)（CST 控制系統(tǒng)）受控設(shè)備包括：三臺(tái)主電機(jī)、三臺(tái)風(fēng)扇、三臺(tái)加熱器、和三臺(tái)冷卻泵等設(shè)備。控制系統(tǒng)（CST控制系統(tǒng)）控制操作分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種方式。手動(dòng)控制操作只有在調(diào)試和檢修時(shí)使用，正常運(yùn)行時(shí)，CST控制系統(tǒng)處于自動(dòng)控制方式。

    （1）手動(dòng)控制方式:系統(tǒng)停機(jī)狀態(tài)下選擇手動(dòng)模式，手動(dòng)控制操作在CST控制箱上完成，選擇手動(dòng)操作的主電機(jī)、風(fēng)機(jī)或冷卻泵，對(duì)所選對(duì)象進(jìn)行起、停控制操作。

    （2）自動(dòng)控制操作方式：取消手動(dòng)模式狀態(tài)，系統(tǒng)根據(jù)CST實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行控制。系統(tǒng)起動(dòng)命令發(fā)出后，當(dāng)系統(tǒng)具備起動(dòng)條件時(shí)自動(dòng)給出主電機(jī)起動(dòng)信號(hào)，或發(fā)出起動(dòng)允許信號(hào)由用戶(hù)進(jìn)行主電機(jī)的起?？刂?。CST起動(dòng)后，受自動(dòng)報(bào)警和故障保護(hù)。風(fēng)機(jī)的起停由系統(tǒng)根據(jù)油溫進(jìn)行自動(dòng)控制。PLC控制系統(tǒng)采用AB的SLC500系列作為控制器，并支持多種通訊方式。其基本組成包括：電源模塊、CPU模塊、開(kāi)關(guān)量輸入模塊、繼電器觸點(diǎn)輸出模塊、4～20mA輸入模塊、4～20mA輸出模塊、高速計(jì)數(shù)模塊和通訊接口模塊等。長(zhǎng)距離膠帶機(jī)起動(dòng)時(shí)，電機(jī)空負(fù)荷順序起動(dòng)，當(dāng)所有電機(jī)達(dá)到額定速度后，可控起動(dòng)裝置（CST）將起動(dòng)長(zhǎng)距離膠帶機(jī)運(yùn)行。其啟動(dòng)、停止流程見(jiàn)圖2：

圖2 啟動(dòng)、停機(jī)順序流程圖

    啟動(dòng)操作：按“啟動(dòng)”按鈕，自動(dòng)控制設(shè)備按啟動(dòng)順序流程一步一步執(zhí)行，直到所有控制設(shè)備啟動(dòng)完畢。

    停止操作：按“停止”按鈕，自動(dòng)控制設(shè)備按停機(jī)順序流程一步一步執(zhí)行，直到所有控制設(shè)備停止運(yùn)行。

    2.2.4 控制系統(tǒng)功能

    根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行工況和相應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)PLC程序的主要的控制要點(diǎn)是設(shè)備的啟、停車(chē)順序控制，以及當(dāng)系統(tǒng)在運(yùn)行中出現(xiàn)故障時(shí)，進(jìn)行故障設(shè)備的聯(lián)鎖安全控制及具有故障報(bào)警、處理、記錄等功能。

    （1）啟、停車(chē)順序控制其依據(jù)的原則是：輸送設(shè)備采用逆料流方向逐臺(tái)啟動(dòng)，順料流方向逐臺(tái)停機(jī)（逆料流起動(dòng)是指在工藝流程上有直接銜接關(guān)系的設(shè)備在起動(dòng)時(shí)按逆料流方向依次延時(shí)起動(dòng)。順料流停車(chē)是指在工藝流程上有直接銜接關(guān)系的設(shè)備在停止時(shí)按順料流方向依次延時(shí)停車(chē)。），當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中某臺(tái)設(shè)備因故障停機(jī)時(shí)來(lái)料方向所有輸送設(shè)備及時(shí)停機(jī)，去料方向設(shè)備待物料輸送完畢后按正常方式停機(jī)。輸送設(shè)備及各個(gè)子系統(tǒng)的聯(lián)鎖啟/停時(shí)間可在上位機(jī)上進(jìn)行設(shè)定和修改，確保系統(tǒng)啟動(dòng)正常。系統(tǒng)正常啟動(dòng)為空載啟動(dòng)。

    設(shè)備延時(shí)起動(dòng)的延時(shí)時(shí)間可取5~15秒，具體時(shí)間視按順序連續(xù)起動(dòng)的設(shè)備的起動(dòng)時(shí)間確定；延時(shí)停機(jī)的延時(shí)時(shí)間根據(jù)設(shè)備卸空物料所需的時(shí)間確定。

    （2）控制系統(tǒng)隨時(shí)監(jiān)控各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)某一臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，則控制程序會(huì)立即關(guān)閉自故障起所有來(lái)料方向的設(shè)備（稱(chēng)為故障設(shè)備聯(lián)鎖控制）。上位機(jī)的顯示器立即調(diào)出故障設(shè)備所在位置的流程畫(huà)面，并以閃爍的聲光指示報(bào)警。同時(shí)進(jìn)行故障發(fā)生的時(shí)間、故障記錄、存儲(chǔ)打印等處理工作。

    （3）為保證整個(gè)輸送系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，該監(jiān)控系統(tǒng)具備上位機(jī)自動(dòng)和手動(dòng)、下位機(jī)（PLC）的自動(dòng)和手動(dòng)控制方式，且不影響長(zhǎng)距離膠帶輸送機(jī)及▽360m混凝土拌和系統(tǒng)和▽308.5m混凝土拌和系統(tǒng)的原有控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。這些裝置都通過(guò)電氣控制系統(tǒng)聯(lián)接到控制室進(jìn)行集中控制。

    2.2.5 系統(tǒng)監(jiān)控及故障處理

    控制系統(tǒng)能監(jiān)控整個(gè)輸送系統(tǒng)受控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，能識(shí)別設(shè)備是否運(yùn)行；是在現(xiàn)地控制狀態(tài)還是遠(yuǎn)程控制狀態(tài)；是否過(guò)載。如全系統(tǒng)和各現(xiàn)地控制單元的起、停、急停、復(fù)位等信號(hào)指示。

    為了清晰地觀察現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況,可通過(guò)視頻監(jiān)視實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送系統(tǒng)提供現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)視圖像信息。

    故障處理：在啟動(dòng)過(guò)程和正常運(yùn)行時(shí)，如發(fā)生設(shè)備故障、跑偏、拉繩、帶速超速、撕裂、堵塞故障時(shí)，自動(dòng)控制運(yùn)行設(shè)備立即停機(jī)，同時(shí)，在控制操作臺(tái)上顯示故障信號(hào)，便于操作人員檢修處理。

3 控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造與控制方式

    根據(jù)遠(yuǎn)距離輸送的特點(diǎn)，長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)控制設(shè)備分別由機(jī)頭和機(jī)尾的10KV供電系統(tǒng)供電。為了保證控制系統(tǒng)的可靠性，機(jī)頭設(shè)有兩路（一用一備）10KV供電系統(tǒng)，由于長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)由三臺(tái)高壓主電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在機(jī)頭設(shè)計(jì)一套高壓供電系統(tǒng)和低壓配電系統(tǒng)；在機(jī)尾設(shè)計(jì)一套低壓配電系統(tǒng)；控制系統(tǒng)由1個(gè)PLC控制站及其4個(gè)遠(yuǎn)程控制站組成，通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，通訊介質(zhì)采用光纜，完成整個(gè)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、交換和控制，5個(gè)控制站分別安裝在機(jī)頭、機(jī)尾和長(zhǎng)距離輸送機(jī)的中部位置。控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)見(jiàn)圖3

圖3 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

    3.1 PLC控制站

    PLC控制站安裝在主控室里，PLC控制站程序包括：（1）通訊程序（transmit）：主要實(shí)現(xiàn)以態(tài)網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)交換任務(wù)，包括PLC控制站控制信號(hào)發(fā)送到1#～４#遠(yuǎn)程控制站，1#～４#遠(yuǎn)程控制站的就地控制信號(hào)上讀到PLC控制站。（2）本地控制程序（control_0）：主要完成該控制站設(shè)備的控制任務(wù)。（3）1#遠(yuǎn)程控制程序（control_1）：主要實(shí)現(xiàn)對(duì)1#遠(yuǎn)程控制站控制設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。（4）2#遠(yuǎn)程控制程序（control_2）：主要實(shí)現(xiàn)對(duì)2#遠(yuǎn)程控制站控制設(shè)備的遠(yuǎn)程控。（5）顯示程序（display）：主要完成各種控制設(shè)備狀態(tài)信號(hào)、故障信號(hào)等在主控室控制操作上顯示任務(wù)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)視。

3.2 遠(yuǎn)程控制站

遠(yuǎn)程控制站包括1#～4#遠(yuǎn)程控制站。1#～4#遠(yuǎn)程控制站控制程序包括：（１）通訊程序（transmit）：主要實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)交換任務(wù)（包括接收PLC控制站控制命令和將本控制站控制數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程給PLC控制站）。(２）控制程序（control）：主要完成本地控制設(shè)備的控制任務(wù)。

    1#～4#遠(yuǎn)程控制站分別安裝在長(zhǎng)距離膠帶機(jī)前中部、中部、后中部及尾部，主要完成長(zhǎng)距離膠帶機(jī)跑偏和拉繩保護(hù)信號(hào)采集，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給PLC控制站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、判斷，控制長(zhǎng)距離膠帶機(jī)的運(yùn)行。另外可接受PLC控制站控制信號(hào)完成長(zhǎng)距離膠帶機(jī)中部除水裝置，沿線(xiàn)軸流風(fēng)機(jī)、照明及機(jī)尾制動(dòng)器等遠(yuǎn)程控制。

    1#～4#遠(yuǎn)程控制站控制軟件使用的編程軟件為Modicon Concept 2.5設(shè)計(jì)。Concept 2.5編程軟件包括配置軟件、編程軟件、操作和監(jiān)視軟件、通訊軟件等。其中編程軟件可以采用6種編程語(yǔ)言：功能塊設(shè)計(jì)語(yǔ)言FBD、梯形圖設(shè)計(jì)語(yǔ)言LD、順控系統(tǒng)設(shè)計(jì)語(yǔ)言SFC、指令表設(shè)計(jì)語(yǔ)言IL（以文本形式）、結(jié)構(gòu)化文本設(shè)計(jì)語(yǔ)言ST、梯形邏輯984設(shè)計(jì)語(yǔ)言LL984?？刂葡到y(tǒng)設(shè)備配置見(jiàn)表2：

表2 控制系統(tǒng)設(shè)備配置表

    3.3 控制方式

    為了使輸送系統(tǒng)安全生產(chǎn)運(yùn)行，預(yù)防機(jī)械部分的損壞，保護(hù)操作人員的安全，便于集中控制和提高自動(dòng)化水平，系統(tǒng)設(shè)置了電氣控制及綜合安全保護(hù)裝置。電氣控制及綜合安全保護(hù)裝置能對(duì)該長(zhǎng)距離膠帶機(jī)整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行控制、并能對(duì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)、報(bào)警。除具有一般的順序啟動(dòng)、順序停機(jī)，斷路、短路、過(guò)載、過(guò)流、欠電壓、缺相、接地和拉緊、制動(dòng)信號(hào)等保護(hù)以外，還配備以下安全保護(hù)裝置：包括急停、電源上電、拉繩開(kāi)關(guān)、跑偏開(kāi)關(guān)、帶速檢測(cè)、縱向撕裂開(kāi)關(guān)、打滑接點(diǎn)、上下級(jí)膠帶連鎖等，這些裝置都通過(guò)電氣控制系統(tǒng)聯(lián)接到控制室進(jìn)行集中控制。根據(jù)輸送系統(tǒng)輸送距離長(zhǎng)，且?guī)俑摺⑦\(yùn)輸量大、點(diǎn)多面廣，涉及范圍較復(fù)雜且不易控制等特點(diǎn)，系統(tǒng)可選擇“本機(jī)”/“集控”/“遠(yuǎn)程”或“現(xiàn)地”等各種控制方式。

    3.3.1 長(zhǎng)距離膠帶機(jī)洞內(nèi)軸流風(fēng)機(jī)和照明及膠帶機(jī)中部除水裝置等采用現(xiàn)地控制，也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制。

    3.3.2 長(zhǎng)距離膠帶機(jī)主電機(jī)、冷卻泵、風(fēng)機(jī)、加熱器等控制設(shè)備由CST可控起動(dòng)傳輸裝置系統(tǒng)管理，可在CST控制箱上完成自動(dòng)控制，也可在機(jī)頭控制臺(tái)上完成集中控制。膠帶自動(dòng)液壓拉緊裝置既可以與CST控制系統(tǒng)完成自動(dòng)控制，又可以在本機(jī)控制，也可以在機(jī)頭集中控制。

    3.3.3 ▽360m混凝土拌和系統(tǒng)AO～A5膠帶機(jī)和▽308.5m混凝土拌和系統(tǒng)B1～B6膠帶機(jī)既可在各自系統(tǒng)內(nèi)完成遠(yuǎn)程和現(xiàn)地控制，也可在長(zhǎng)距離膠帶機(jī)機(jī)頭PLC主站實(shí)現(xiàn)A0或B1膠帶機(jī)遠(yuǎn)程控制。

4 控制系統(tǒng)存在問(wèn)題與改進(jìn)

    龍灘水電站大壩混凝土生產(chǎn)所需的成品砂石料輸送系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一年多的運(yùn)行，滿(mǎn)足了大壩混凝土所需砂石料生產(chǎn)任務(wù)，但在運(yùn)行過(guò)程中也暴露了一些問(wèn)題和不足。筆者有幸參與了系統(tǒng)全過(guò)程運(yùn)行監(jiān)督管理，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際提出了幾點(diǎn)建議，對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)。

    （1）由于對(duì)輸送系統(tǒng)認(rèn)識(shí)不足，在設(shè)計(jì)階段未能充分考慮各系統(tǒng)膠帶機(jī)與長(zhǎng)距離膠帶機(jī)在電氣控制部分的聯(lián)接，膠帶機(jī)啟、停控制方式，長(zhǎng)距離膠帶機(jī)機(jī)頭轉(zhuǎn)料，系統(tǒng)通訊、監(jiān)控等問(wèn)題。在各系統(tǒng)膠帶機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)長(zhǎng)距離膠帶機(jī)遇故障緊急停車(chē)時(shí)，大法坪砂石加工系統(tǒng)成品堆場(chǎng)廊道輸送膠帶機(jī)不能停機(jī)而導(dǎo)致長(zhǎng)距離膠帶機(jī)機(jī)尾堵料?；颞?08m系統(tǒng)、▽360m系統(tǒng)某一條膠帶機(jī)發(fā)生故障緊急停機(jī)時(shí)，導(dǎo)致長(zhǎng)距離膠帶機(jī)機(jī)頭（▽308m系統(tǒng)B1膠帶機(jī)機(jī)尾或▽360m系統(tǒng)A0膠帶機(jī)機(jī)尾）堵料，一旦大石進(jìn)入輔助驅(qū)動(dòng)滾筒就可能導(dǎo)致膠帶損傷或?qū)⒛z帶自動(dòng)液壓拉緊裝置鋼絲繩拉斷。因長(zhǎng)距離膠帶機(jī)為可控起動(dòng)傳輸裝置設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)值：起動(dòng)時(shí)間為120S、緊急停機(jī)時(shí)間為40S），而大法坪砂石加工系統(tǒng)、▽308m混凝土系統(tǒng)B系列或▽360m混凝土系統(tǒng)的A系列膠帶機(jī)為普通電機(jī)起動(dòng)設(shè)計(jì)（停車(chē)時(shí)間只有1~2秒鐘）。建議在機(jī)頭增設(shè)棄料場(chǎng)，通過(guò)PLC主站實(shí)現(xiàn)因A0或B1膠帶機(jī)停機(jī)時(shí)長(zhǎng)距離膠帶機(jī)將自動(dòng)停機(jī)，且將機(jī)頭回轉(zhuǎn)斗轉(zhuǎn)到中間棄料場(chǎng)卸料，以防止長(zhǎng)距離膠帶機(jī)機(jī)頭堵料。

    （2）輸送系統(tǒng)點(diǎn)多面廣，受控設(shè)備分散，電源控制較為復(fù)雜。E系列（E1～E4）膠帶機(jī)電源取自大法坪砂石加工系統(tǒng)兩個(gè)車(chē)間低壓配電系統(tǒng)；長(zhǎng)距離膠帶機(jī)電源分別取自機(jī)頭高、低壓配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和機(jī)尾低壓配電系統(tǒng)；A系列（A0~A5）膠帶機(jī)電源取自▽360m混凝土拌和系統(tǒng)低壓配電系統(tǒng)；B系列（B1～B6）膠帶機(jī)電源取自▽308.5m混凝土拌和系統(tǒng)低壓配電系統(tǒng)。如果大法坪砂石加工系統(tǒng)停電檢修或長(zhǎng)距離膠帶機(jī)機(jī)尾電源一旦發(fā)生停電故障，輸送系統(tǒng)則無(wú)法運(yùn)行。又因長(zhǎng)距離膠帶機(jī)機(jī)尾制動(dòng)器是由機(jī)頭PLC主站發(fā)出指令，開(kāi)機(jī)時(shí)自動(dòng)打開(kāi)機(jī)尾制動(dòng)器抱閘，膠帶機(jī)才能按正常程序運(yùn)行，一旦機(jī)尾發(fā)生停電故障，制動(dòng)器即失電抱閘，將機(jī)尾滾筒抱死，必然會(huì)出現(xiàn)因膠帶機(jī)延時(shí)停機(jī)而造成膠帶斷裂或?qū)C(jī)尾滾筒拉翻。建議將E系列膠帶機(jī)及長(zhǎng)距離膠帶機(jī)機(jī)尾用電改為同一臺(tái)變壓器供電，并將機(jī)尾盤(pán)式制動(dòng)器拆除或處于釋放狀態(tài)，不參與系統(tǒng)集中控制。

    （3）長(zhǎng)距離膠帶機(jī)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)選用ZNSL-ZL-II型地址碼拉繩開(kāi)關(guān)、跑偏開(kāi)關(guān)，溜槽堵塞檢測(cè)器等保護(hù)裝置，未能考慮設(shè)備的集成性、可靠性和抗干擾性，在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了多個(gè)拉繩、跑偏開(kāi)關(guān)同時(shí)動(dòng)作產(chǎn)生的地址碼混亂現(xiàn)象。建議將拉繩開(kāi)關(guān)和跑偏開(kāi)關(guān)地址碼功能拆除，避免控制線(xiàn)之間與印刷電路板搭接或因洞內(nèi)潮濕等引起短路現(xiàn)象，從而產(chǎn)生誤動(dòng)作。分別用其常開(kāi)接點(diǎn)和常閉接點(diǎn)，利用凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)膠帶機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，操作人員可在輸送機(jī)的任何部位拉動(dòng)拉繩開(kāi)關(guān)，動(dòng)作后，自鎖并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并可使本帶式輸送機(jī)及其上游的設(shè)備均停機(jī)。此外，當(dāng)發(fā)出開(kāi)車(chē)信號(hào)后，如現(xiàn)場(chǎng)不允許開(kāi)車(chē)時(shí)，也可以拉動(dòng)開(kāi)關(guān)，禁止帶式輸送機(jī)啟動(dòng)，避免發(fā)生設(shè)備和人身事故等功能和膠帶跑偏自動(dòng)報(bào)警和停機(jī)功能，從而避免了由于誤動(dòng)作及短路造成的非正常停機(jī)。

    （4）溜槽堵塞檢測(cè)器用于檢測(cè)帶式輸送機(jī)的頭部漏斗或下料溜槽內(nèi)是否發(fā)生堵塞。當(dāng)溜槽內(nèi)發(fā)生堵塞時(shí)，立即發(fā)出警報(bào)和停機(jī)信號(hào)，立即停機(jī)，以防事故發(fā)生。可是在實(shí)際操作中根本不能解決機(jī)頭下料溜槽堵塞問(wèn)題，因長(zhǎng)距離膠帶機(jī)為可控延時(shí)停機(jī)，即使在下料溜槽發(fā)生堵塞時(shí)發(fā)出了報(bào)警信號(hào)并立即停機(jī)，可是膠帶在延時(shí)40秒后才能完全停止，機(jī)頭下料溜槽還是照樣堵料。建議不設(shè)或取消溜槽堵塞檢測(cè)器。

    經(jīng)過(guò)一年多的運(yùn)行，輸送系統(tǒng)在運(yùn)行管理過(guò)程中通過(guò)不斷完善和技術(shù)創(chuàng)新，有效地解決了膠帶跑偏、磨損、粘膠等疑難問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行管理人員可在主控室內(nèi)完成對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)管理，實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀況，并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除事故隱患，對(duì)減少事故率及安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了保障。

5 結(jié)語(yǔ)

    龍灘水電站大壩混凝土生產(chǎn)所需的成品砂石料送系統(tǒng)中長(zhǎng)距離膠帶機(jī)是我國(guó)水電行業(yè)迄今為止第一條單機(jī)最長(zhǎng)（4km）、自動(dòng)化控制程度最高的帶式輸送機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)中所使用的各種類(lèi)型PLC，有的是集中安裝在控制室，有的是安裝在現(xiàn)場(chǎng)和各機(jī)電設(shè)備上，給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝帶來(lái)一定的難度。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求PLC設(shè)計(jì)廠家選擇成熟、性能穩(wěn)定的商用軟件；另一方面，要求安裝、運(yùn)行和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決問(wèn)題。成品砂石料輸送系統(tǒng)投入運(yùn)行一年多未發(fā)生設(shè)備異常故障，從運(yùn)行情況看，可滿(mǎn)足連續(xù)運(yùn)輸要求。國(guó)內(nèi)水電行業(yè)專(zhuān)家在對(duì)輸送系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考察后，認(rèn)為龍灘長(zhǎng)距離膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)在水電施工行業(yè)中首次應(yīng)用，成功解決了遠(yuǎn)距離輸送砂石料的難題，為今后類(lèi)似工程遠(yuǎn)距離輸送物料積累了經(jīng)驗(yàn),在水電行業(yè)將會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。

    （注：本文撰寫(xiě)中參考了長(zhǎng)距離膠帶機(jī)系統(tǒng)的有關(guān)圖紙、資料及有關(guān)設(shè)備廠家的技術(shù)資料）

作者簡(jiǎn)介：

    王亞軍（1966），男，江蘇阜寧人， 工程師，中國(guó)設(shè)備監(jiān)理協(xié)會(huì)會(huì)員，長(zhǎng)峽龍灘工程建設(shè)監(jiān)理部設(shè)備監(jiān)理工程師 手機(jī)：13877805166