CN111378460A - 一种焦炉煤塔闸门控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种焦炉煤塔闸门控制方法，所述方法包括以下步骤：步骤1）：在执行机构上安装一只位移传感器，位移传感器随执行机构动作而测距，同时为每个闸门安装一套开关量检测限位，每套关限位和开限位为2只。步骤2）在煤塔闸门打开时，执行机构拉动闸门支架使闸门按对开的方式打开，在煤塔闸门关闭时，执行机构推动闸门支架使闸门按对开的方式关闭，正常情况下位移传感器和限位反映的闸门状态信息应该一致，若状态不一致，则说明出现异常状况。针对煤塔闸门生产过程中所反映的不同异常状况，在操作面板上进行闸门开度和限位的状态和报警显示，同时控制系统可以根据异常状况制定不同的处理方案，避免闸门生产事故的发生。

Description

一种焦炉煤塔闸门控制方法

技术领域

本发明涉及一种控制方法，具体涉及一种焦炉煤塔闸门控制方法，属于电气控制技术领域。

背景技术

焦炉煤塔闸门依靠重力下料，一旦状态检测出现问题将导致闸门失控，大量粉煤会倾泄而出，对焦炉生产造成重大影响，对煤塔下作业人员安全带来严重威胁，对周围环境造成严重的污染。为此需要对该种类闸门做好可靠的监控，而常规的闸门检测只具有继电器控制功能，依靠检测开关限位来判断闸门处于开状态或关状态，进而进行闸门的开闭控制。正常情况下，闸门关闭限位到，即认为闸门处于关闭状态，这时闸门为避免过扭矩将无法再继续关动作，只允许开。同理，闸门打开限位到，即认为闸门处于打开状态，为避免过扭矩将无法再继续开动作，只允许关。若在闸门关闭过程中关限位故障误触发，这时将会导致闸门在实际未关严的情况下发出闸门已关好的信号，允许后续流程动作，导致依靠重力下落的煤粉大量落下引发生产事故。同理，若在闸门打开过程中开限位故障误触发，这时将会导致闸门在实际未完全打开的情况下发出闸门已关好的信号，对正常的生产下料造成影响。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种焦炉煤塔闸门控制方法，该技术方案以解决因闸门状态检测错误而导致的闸门开闭故障，并提供一种可以可靠监控焦炉煤塔闸门的装置，确保煤塔闸门的可靠工作。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种焦炉煤塔闸门控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1）：在执行机构上安装一只位移传感器，位移传感器随执行机构动作而测距，可以换算出闸门的理论开度。同时为每个闸门安装一套开关量检测限位，每套关限位和开限位为2只，可以检测每边闸门的开闭情况，当闸门实际处于关闭位置时，每扇门的关限位被触发，当闸门实际处于打开位置时，每扇门的开限位被触发，

步骤2）在煤塔闸门打开时，执行机构拉动闸门支架使闸门按对开的方式打开，在煤塔闸门关闭时，执行机构推动闸门支架使闸门按对开的方式关闭。由于煤塔闸门检测限位为冗余配置，正常使用时以一套开关限位或传感器作为闸门控制的依据，另一套设备起监控作用，正常情况下两套设备反映的闸门状态信息应该一致，若状态不一致，则说明出现异常状况，在操作面板上进行闸门开度和限位的状态和报警显示，同时控制系统可以根据异常状况制定不同的处理方案，避免闸门生产事故的发生。

作为本发明的一种改进，所述步骤1）中，执行机构设置在闸门支架上方，闸门支架设置在闸门上，所述闸门上设置有关限位C1、关限位C2、开限位O1和开限位O2。

作为本发明的一种改进，所述步骤2）中出现的异常情况对应不同的处理方法，分别如下：

（1）检测装置的自检；

（2）限位的互检；

（3）闸门工作过程的监控；

（4）建立一套闸门监控操作装置。

作为本发明的一种改进，所述检测装置的自检过程如下：由于开关限位和位置传感器互为备用，正常情况下反映的状态信息也应该一样，控制系统默认通过关限位C1、关限位C2、开限位O1和开限位O2进行闸门控制，考虑到两套系统中设备不会同时发生两个及以上的故障，因此可以通过自检方法判断出设备本身的故障；

生产开始之前，人工进行装置自检，当确认闸门实际处于关位置时，关限位C1和关限位C2被触发，开限位O1和开限位O2未被触发，执行机构的位置传感器A1≤5%（本例以A1≤5%为关限，A1＞95%为开限），若某限位未按照设定触发或误触发，则判断该套限位出现问题，停用该套检测装备并报警。在关状态自检时，若关限位C1或关限位C2未被触发，则说明关限位C1或关限位C2出现不触发故障，这时控制系统将自动切换使用传感器A1进行闸门控制；若开限位O1或开限位O2被触发，则说明开限位O1或开限位O2出现误触发故障，这时控制系统动自动切换使用传感器A1进行闸门控制。若执行机构的位置传感器A1＞5%，则说明位置传感器A1出现故障，控制系统将自动切换使用关限位C1、关限位C2、开限位O1和开限位O2进行闸门控制。

同理，当确认闸门实际处于开位置时，关限位C1和关限位C2未被触发，开限位O1和开限位O2被触发，执行机构的位置传感器A1≥95%，若某限位未按照设定触发或误触发，则判断该限位出现问题，停用该套检测装备并报警。在开状态自检时，此时若关限位C1或关限位C2被触发，则说明关限位C1或关限位C2出现故障，这时控制系统将自动切换使用传感器A1进行闸门控制；若开限位O1或开限位O2未被触发，则说明开限位O1或开限位O2出现故障，这时控制系统将自动切换使用传感器A1进行闸门控制。若执行机构的位置传感器A1＜95%，则说明位置传感器A1出现故障，控制系统将自动切换使用关限位C1、关限位C2、开限位O1和开限位O2进行闸门控制。

自检过程中出现的异常将产生报警信号在操作面板上显示，提示操作人员进行故障排查，由操作人员核实限位的异常状态进行调整和修理，更换故障限位、调整限位的触发位置和调整位置传感器A1开限和关限的范围。

作为本发明的一种改进，所述闸门工作过程的监控具体如下，开关限位和模拟量限位可对闸门状态进行冗余监控，以默认使用开关限位用于阀门开关控制，位置传感器用于校验为例，控制系统中设置每个闸门打开的标准时间TO、关闭的标准时间TC。在开指令发出后，控制系统计算关限位消失和开限位触发之间的时间T1，与标准开闸门时间TO和位置传感器A1进行对比，若T1≈T0且A1≥95%，则说明本次闸门打开正常；若T1＞TO且A1≥95%则说明开闸门时间较长，执行机构可能受阻力较大，提醒操作人员检查机械结构；若T1》TO且5%＜A1＜95%则说明闸门无法正常打开，需自动停止执行机构动作，提醒操作人员检查机械结构；若T1＜TO且A1≥95%则说明开闸门时间较短，执行机构受阻力较小，提醒操作人员检查机械结构；若T1《TO且5%＜A1＜95%，则说明开限位存在故障触发可能，自动停止下一步流程动作并提醒操作人员检查开限位。

同理，在关指令发出后，控制系统计算开限位消失和关限位触发之间的时间T2，与标准关闸门时间TC和位置传感器A1进行对比，若T2≈TC且A1≤5%，则说明本次闸门关闭正常；若T2＞TC且A1≤5%则说明关闸门时间较长，执行机构受阻力较大，提醒操作人员检查机械结构；若T2》TC且5%＜A1＜95%则说明闸门无法正常关闭，需自动停止执行机构动作，提醒操作人员检查机械结构；若T2＜TC且A1≤5%则说明关闸门时间较短，执行机构受阻力较小，提醒操作人员检查机械结构；若T1《TC且5%＜A1＜95%，则说明关限位存在故障触发可能，自动停止下一步流程动作并提醒操作人员检查关限位。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

（1）通过冗余检测的方法对重要煤塔闸门的状态进行监控和自动保护；

（2）具备限位自检功能，可以由控制系统自动判别出异常的限位或传感器；

（3）自动识别闸门的异常状态并进行自动保护，根据异常的不同状况输出报警或进行连锁停机保护，避免安全事故的发生；

（4）闸门控制系统在单套设备故障的情况下可以切换到另一套检测装置进行控制，减少对生产造成的影响。

（5）闸门监控操作装置功能详尽的反映闸门的各类状态信息，便于提高设备的维护效率。

附图说明

图1 检测装置安装示意图

图2-1、图2-2 闸门限位自检流程图

表1 闸门状态互检表

图3 闸门监控操作画面

图中：其中1-焦炉煤塔下部；2-执行机构（带位置传感器A1）；3-闸门支架；4-闸门；5-关限位C1；6-关限位C2；7-开限位O1；8-开限位O2。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：一种焦炉煤塔闸门控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1）：在执行机构上安装一只位移传感器，位移传感器随执行机构动作而测距，可以换算出闸门的理论开度。同时为每个闸门安装一套开关量检测限位，每套关限位和开限位为2只，可以检测每边闸门的开闭情况，当闸门实际处于关闭位置时，每扇门的关限位被触发，当闸门实际处于打开位置时，每扇门的开限位被触发，

步骤2）在煤塔闸门打开时，执行机构2拉动闸门支架3使闸门按对开的方式打开，在煤塔闸门关闭时，执行机构2推动闸门支架3使闸门按对开的方式关闭。由于煤塔闸门检测限位为冗余配置，正常使用时以一套开关限位或传感器作为闸门控制的依据，另一套设备起监控作用，正常情况下两套设备反映的闸门状态信息应该一致，若状态不一致，则说明出现异常状况，在操作面板上进行闸门开度和限位的状态和报警显示，同时控制系统可以根据异常状况制定不同的处理方案，避免闸门生产事故的发生。

所述步骤1）中，执行机构设置在闸门支架上方，闸门支架设置在闸门4上，所述闸门上设置有关限位C1、关限位C2、开限位O1和开限位O2。

所述步骤2）中出现的异常情况对应不同的处理方法，分别如下：

（1）检测装置的自检；

（2）限位的互检；

（3）闸门工作过程的监控；

（4）建立一套闸门监控操作装置。

其中，检测装置的自检，由于开关限位和位置传感器互为备用，正常情况下反映的状态信息也应该一样，控制系统默认通过关限位C1、关限位C2、开限位O1和开限位O2进行闸门控制。考虑到两套系统中设备不会同时发生两个及以上的故障，因此可以通过自检方法判断出设备本身的故障，自检的逻辑控制流程图如图2所示。

生产开始之前，人工进行装置自检，当确认闸门实际处于关位置时，关限位C1和关限位C2被触发，开限位O1和开限位O2未被触发，执行机构的位置传感器A1≤5%（本例以A1≤5%为关限，A1＞95%为开限），若某限位未按照设定触发或误触发，则判断该套限位出现问题，停用该套检测装备并报警。在关状态自检时，若关限位C1或关限位C2未被触发，则说明关限位C1或关限位C2出现不触发故障，这时控制系统将自动切换使用传感器A1进行闸门控制；若开限位O1或开限位O2被触发，则说明开限位O1或开限位O2出现误触发故障，这时控制系统动自动切换使用传感器A1进行闸门控制。若执行机构的位置传感器A1＞5%，则说明位置传感器A1出现故障，控制系统将自动切换使用关限位C1、关限位C2、开限位O1和开限位O2进行闸门控制。

同理，当确认闸门实际处于开位置时，关限位C1和关限位C2未被触发，开限位O1和开限位O2被触发，执行机构的位置传感器A1≥95%，若某限位未按照设定触发或误触发，则判断该限位出现问题，停用该套检测装备并报警。在开状态自检时，此时若关限位C1或关限位C2被触发，则说明关限位C1或关限位C2出现故障，这时控制系统将自动切换使用传感器A1进行闸门控制；若开限位O1或开限位O2未被触发，则说明开限位O1或开限位O2出现故障，这时控制系统将自动切换使用传感器A1进行闸门控制。若执行机构的位置传感器A1＜95%，则说明位置传感器A1出现故障，控制系统将自动切换使用关限位C1、关限位C2、开限位O1和开限位O2进行闸门控制。

自检过程中出现的异常将产生报警信号在操作面板上显示，提示操作人员进行故障排查，由操作人员核实限位的异常状态进行调整和修理，更换故障限位、调整限位的触发位置和调整位置传感器A1开限和关限的范围。

其中，限位的互检。在闸门的工作工程中，控制系统不断检测关限位C1、关限位C2、开限O1、开限O2和位置传感器A1的状态，将表1所列的状态判断为正确的限位状态，表中未列出的的情况均判断为限位存在故障，可以停止闸门的工作进行安全检查。

关限位C1	关限位C2	开限O1	开限O2	位置传感器A1
					1	1	0	0	A1≤5%
0	0	1	1	A1≥95%
					0	0	0	0	5%＜A1＜95%

表1 闸门状态互检表

其中，闸门工作过程的监控。开关限位和模拟量限位可对闸门状态进行冗余监控，以默认使用开关限位用于阀门开关控制，位置传感器用于校验为例，控制系统中设置每个闸门打开的标准时间TO、关闭的标准时间TC。在开指令发出后，控制系统计算关限位消失和开限位触发之间的时间T1，与标准开闸门时间TO和位置传感器A1进行对比，若T1≈T0且A1≥95%，则说明本次闸门打开正常；若T1＞TO且A1≥95%则说明开闸门时间较长，执行机构可能受阻力较大，提醒操作人员检查机械结构；若T1》TO且5%＜A1＜95%则说明闸门无法正常打开，需自动停止执行机构动作，提醒操作人员检查机械结构；若T1＜TO且A1≥95%则说明开闸门时间较短，执行机构受阻力较小，提醒操作人员检查机械结构；若T1《TO且5%＜A1＜95%，则说明开限位存在故障触发可能，自动停止下一步流程动作并提醒操作人员检查开限位。

同理，在关指令发出后，控制系统计算开限位消失和关限位触发之间的时间T2，与标准关闸门时间TC和位置传感器A1进行对比，若T2≈TC且A1≤5%，则说明本次闸门关闭正常；若T2＞TC且A1≤5%则说明关闸门时间较长，执行机构受阻力较大，提醒操作人员检查机械结构；若T2》TC且5%＜A1＜95%则说明闸门无法正常关闭，需自动停止执行机构动作，提醒操作人员检查机械结构；若T2＜TC且A1≤5%则说明关闸门时间较短，执行机构受阻力较小，提醒操作人员检查机械结构；若T1《TC且5%＜A1＜95%，则说明关限位存在故障触发可能，自动停止下一步流程动作并提醒操作人员检查关限位。

其中，建立一套闸门监控操作装置。通过上述逻辑的控制，可以判断出当前参与闸门控制的开关量限位、限位的触发情况、限位故障、传感器位移情况、闸门状态异常等信息，通过闸门监控操作画面显示出来供操作人员使用。监控操作画面示意图见图3所示，包含“关状态自检”按钮、“开状态自检”按钮、“传感器投用”和“限位投用”选择和显示按钮、“状态异常报警”指示灯、“闸门开度显示”进度条、“限位C1”、“限位C2”、“限位O1”和“限位O2”信号指示。“关状态自检”按钮用于在人工确认闸门实际处于关闭时各限位和传感器的自检，点击该按钮将进行自检，若发现问题，监控操作画面上相应的限位和传感器将变成红色警示，“状态异常报警”灯变亮。“开状态自检”按钮用于在人工确认闸门实际处于打开时各限位和传感器的自检，点击该按钮将进行自检，若发现问题，监控操作画面上相应的限位和传感器将变成红色警示，“状态异常报警”灯变亮。传感器投用”和“限位投用”选择和显示按钮用于控制将模拟量传感器或开关量限位投入到闸门的控制中，控制系统默认使用开关量限位用于闸门的控制，在所有设备正常情况下，可以人工选择模拟量传感器或开关量限位用于闸门控制，被选择投用的相应按钮将变色显示。一旦自检过程中发现存在开关量限位故障，则自动切换到模拟量传感器控制。“状态异常报警”指示灯用于显示闸门在自检、互检和工作中的异常状态。“闸门开度显示”进度条用于将执行机构传感器的长度换算为闸门的开度，自检过程中发现传感器异常，进度条将变为红色报警显示。“限位C1”、“限位C2”、“限位O1”和“限位O2”显示开关量限位的触发状态，自检过程中发现某个限位异常，相应的限位将变为红色报警显示。

应用实施例：

以监控煤塔的一只闸门为例，参照图1，在煤塔闸门处安装关限位C1、关限位C2、开限位O1、开限位O2，执行机构上安装位置传感器，本例中位置传感器输出4-20mA模拟量信号，可以间接测量闸门的开度，上述所有设备的信号进入PLC控制系统。参照图2逻辑控制顺序和表1状态判断表，编写控制系统程序。参照图3为闸门建立闸门监控操作画面，本例中采用美国rockwell公司提供的FT VIEW STUDIO HMI组态软件进行操作画面的设计，面板上包含“关状态自检”按钮、“开状态自检”按钮、“传感器投用”和“限位投用”选择和显示按钮、“状态异常报警”指示灯、“闸门开度显示”进度条、“限位C1”、“限位C2”、“限位O1”和“限位O2”信号指示。

生产开始之前，由人工确认闸门实际处于关位置时进行面板操作，点击“关状态自检按钮”，控制系统检测关限位C1、关限位C2、开限位O1、开限位O2和位置传感器的状态，若判断限位或传感器出现问题，操作面板上状态异常指示灯亮，停用该套检测装备用于状态控制，相应设备变成红色报警显示。同理，由人工确认闸门实际处于开位置时进行面板操作，点击“开状态自检按钮”，控制系统检测关限位C1、关限位C2、开限位O1、开限位O2和位置传感器的状态，若判断限位或传感器出现问题，操作面板上状态异常指示灯亮，停用该套检测装备用于状态控制，相应设备变成红色报警显示。

自检结束后，煤塔闸门可用于生产，控制系统连续监控关限位C1、关限位C2、开限位O1、开限位O2和位置传感器的状态，若出现表1以外的状态，则认为闸门存在异常状态，根据情况可以连锁停机检查。

同时控制系统采样开关闸门过程中的实际时间，与标准时间进行对比，对出现偏差的不同状况输出报警或进行连锁停机保护。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (5)

1.一种焦炉煤塔闸门控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1）：在执行机构上安装一只位移传感器，位移传感器随执行机构动作而测距，同时为每个闸门安装一套开关量检测限位，每套关限位和开限位为2只，

步骤2）在煤塔闸门打开时，执行机构拉动闸门支架使闸门按对开的方式打开，在煤塔闸门关闭时，执行机构推动闸门支架使闸门按对开的方式关闭，正常情况下位移传感器和限位反映的闸门状态信息应该一致，若状态不一致，则说明出现异常状况，针对煤塔闸门生产过程中所反映的不同异常状况，在操作面板上进行闸门开度和限位的状态和报警显示，同时控制系统可以根据异常状况制定不同的处理方案，避免闸门生产事故的发生。

2.根据权利要求1所述的焦炉煤塔闸门控制方法，其特征在于，所述步骤1）中，执行机构设置在闸门支架上方，闸门支架设置在闸门4上，所述闸门上设置有关限位C1、关限位C2、开限位O1和开限位O2。

3.根据权利要求1所述的焦炉煤塔闸门控制方法，其特征在于，所述步骤2）中出现的异常情况对应不同的处理方法，分别如下：

（1）检测装置的自检；

（2）限位的互检；

（3）闸门工作过程的监控；

（4）建立一套闸门监控操作装置。

4.根据权利要求3所述的焦炉煤塔闸门控制方法，其特征在于，所述检测装置的自检过程如下：由于开关限位和位置传感器互为备用，正常情况下反映的状态信息也应该一样，控制系统默认通过关限位C1、关限位C2、开限位O1和开限位O2进行闸门控制，考虑到日常巡检工作的连续性和自有的检测功能，两套系统中设备不会同时发生两个及以上的故障，因此可以通过自检方法判断出设备本身的故障；

生产开始之前，人工进行装置自检，当确认闸门实际处于关位置时，关限位C1和关限位C2被触发，开限位O1和开限位O2未被触发，执行机构的位置传感器A1≤5%（本例以A1≤5%为关限，A1＞95%为开限），若某限位未按照设定触发或误触发，则判断该套限位出现问题，停用该套检测装备并报警，在关状态自检时，若关限位C1或关限位C2未被触发，则说明关限位C1或关限位C2出现不触发故障，这时控制系统将自动切换使用传感器A1进行闸门控制；若开限位O1或开限位O2被触发，则说明开限位O1或开限位O2出现误触发故障，这时控制系统动自动切换使用传感器A1进行闸门控制；若执行机构的位置传感器A1＞5%，则说明位置传感器A1出现故障，控制系统将自动切换使用关限位C1、关限位C2、开限位O1和开限位O2进行闸门控制；当确认闸门实际处于开位置时，关限位C1和关限位C2未被触发，开限位O1和开限位O2被触发，执行机构的位置传感器A1≥95%，若某限位未按照设定触发或误触发，则判断该限位出现问题，停用该套检测装备并报警，在开状态自检时，此时若关限位C1或关限位C2被触发，则说明关限位C1或关限位C2出现故障，这时控制系统将自动切换使用传感器A1进行闸门控制；若开限位O1或开限位O2未被触发，则说明开限位O1或开限位O2出现故障，这时控制系统将自动切换使用传感器A1进行闸门控制，若执行机构的位置传感器A1＜95%，则说明位置传感器A1出现故障，控制系统将自动切换使用关限位C1、关限位C2、开限位O1和开限位O2进行闸门控制；

自检过程中出现的异常将产生报警信号在操作面板上显示，提示操作人员进行故障排查，由操作人员核实限位的异常状态进行调整和修理，更换故障限位、调整限位的触发位置和调整位置传感器A1开限和关限的范围。

5.根据权利要求2所述的焦炉煤塔闸门控制方法，其特征在于，所述闸门工作过程的监控具体如下，开关限位和模拟量限位可对闸门状态进行冗余监控，以默认使用开关限位用于阀门开关控制，位置传感器用于校验为例，控制系统中设置每个闸门打开的标准时间TO、关闭的标准时间TC，在开指令发出后，控制系统计算关限位消失和开限位触发之间的时间T1，与标准开闸门时间TO和位置传感器A1进行对比，若T1≈T0且A1≥95%，则说明本次闸门打开正常；若T1＞TO且A1≥95%则说明开闸门时间较长，执行机构可能受阻力较大，提醒操作人员检查机械结构；若T1》TO且5%＜A1＜95%则说明闸门无法正常打开，需自动停止执行机构动作，提醒操作人员检查机械结构；若T1＜TO且A1≥95%则说明开闸门时间较短，执行机构受阻力较小，提醒操作人员检查机械结构；若T1《TO且5%＜A1＜95%，则说明开限位存在故障触发可能，自动停止下一步流程动作并提醒操作人员检查开限位；在关指令发出后，控制系统计算开限位消失和关限位触发之间的时间T2，与标准关闸门时间TC和位置传感器A1进行对比，若T2≈TC且A1≤5%，则说明本次闸门关闭正常；若T2＞TC且A1≤5%则说明关闸门时间较长，执行机构受阻力较大，提醒操作人员检查机械结构；若T2》TC且5%＜A1＜95%则说明闸门无法正常关闭，需自动停止执行机构动作，提醒操作人员检查机械结构；若T2＜TC且A1≤5%则说明关闸门时间较短，执行机构受阻力较小，提醒操作人员检查机械结构；若T1《TC且5%＜A1＜95%，则说明关限位存在故障触发可能，自动停止下一步流程动作并提醒操作人员检查关限位。

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