3. 联锁逻辑的输入信号体系
带式输送机的顺序启动与联锁保护,本质上是一套“多输入—单决策—多输出”的安全逻辑系统。PLC 或综合保护装置要做出“是否允许启动、是否立即停机、是否闭锁下游”的判断,前提是准确掌握每一类输入信号的物理含义、触点形式和动作特性。如果对信号类型认识不清,就会出现“该停不停”“误报频繁”“复位后无法再启动”等典型问题。本节把常用输入信号按“安全保护类”和“过程监测类”两条线索梳理清楚,并说明它们在联锁逻辑中的接入方式与判据差异。
一、安全保护类信号:开关量、失效即停
拉绳开关、跑偏开关、纵撕传感器、急停按钮属于典型的开关量安全保护信号,共同特征是“正常时触点闭合、动作时断开”,在逻辑上采用常闭串联或常闭输入取反的方式接入,一旦断线即视为故障,符合故障安全原则。
拉绳开关沿输送机全长每隔 30~50 m 布置一台,通过钢丝绳串联成一条紧急停机通道。动作特性是机械自锁:拉动后触点保持断开,必须现场手动复位才能恢复。因此在联锁逻辑中,拉绳信号应作为“全线急停”处理,动作后立即切断本机及上游来煤方向所有设备的运行接触器,并禁止自动重启。工程上常把同一台设备的多台拉绳开关常闭触点串成一条回路送入 PLC 的一个输入点,这样任一动作都能被识别,但无法定位具体位置;若需要定位,则采用分段接入或带地址的智能拉绳开关。
跑偏开关安装在机头、机尾及中间易跑偏段,通常每侧成对布置,分一级(轻跑偏,约 12°)和二级(重跑偏,约 30°)两个动作角度。一级信号一般只报警并提示调整,二级信号才触发停机。这种“两级动作”特性决定了它不能简单当作一个开关量使用,而应在逻辑中区分报警位与跳闸位,避免轻微跑偏就造成全线停机。
纵撕传感器用于检测胶带纵向撕裂,常见形式有防撕裂钢丝绳式、压敏式、漏料检测式等。其动作特性是“一旦触发即不可自恢复”,因为撕裂属于不可逆损伤,逻辑上应直接闭锁整条输送机并禁止远程复位,必须人工检查确认后现场复位。纵撕信号误报率相对较高,接入时要注意屏蔽与延时确认,但延时只能用于抑制抖动,不能削弱其停机优先级。
急停按钮分布在机头操作箱、沿线检修点及转载点,属于人工干预手段,动作后同样机械自锁。它与拉绳开关在逻辑上可归为同一优先级,但应保留独立信号通道,便于故障追溯时区分是“人为按下”还是“拉绳动作”。
二、过程监测类信号:模拟量或脉冲量、越限判断
速度传感器和煤位传感器与上述开关量不同,它们输出的是连续变化或脉冲形式的量,联锁逻辑中需要先做“阈值判断”或“变化率判断”,再转化为布尔条件。
速度传感器常用接近开关或编码器安装在从动滚筒或改向滚筒侧,输出与带速成正比的脉冲频率。PLC 通过高速计数模块测频,换算出实际带速。其动作特性体现为打滑保护:当带速低于额定值的 70%~80%(示例阈值,需按现场标定)并持续 3~5 s,判定为打滑,触发停机。这里的关键是“延时确认”,因为启动瞬间带速从零上升需要时间,逻辑中必须设置启动屏蔽窗口(如启动后 10 s 内不判打滑),否则每次启动都会误跳。
煤位传感器用于煤仓、溜槽或转载点的料位监测,形式有阻旋式、射频导纳式、超声波式等。在联锁逻辑中,它承担两类作用:一是满仓保护,煤位达到高高位时停止上游来煤设备,防止堆煤压死胶带;二是空仓提示,低位时提醒调度安排供煤。煤位信号通常带有一定的惯性,逻辑中应设置回差(如高位 90% 动作、降至 80% 复位),避免在临界点反复动作。
三、信号接入与动作特性对照
下图把六类信号按“物理量—触点/输出形式—逻辑判据—动作后果”组织成一条信号链,便于对照理解它们在联锁逻辑中的不同位置与处理方式。
四、接入逻辑时的几个关键处理
第一,常闭优先。所有安全保护类信号一律采用常闭触点接入,PLC 输入点取反后作为“正常”条件。这样电缆被拉断、接线端子松动、传感器失电都会表现为“动作”,而不是“正常”,这是故障安全设计的基本要求。
第二,分级与延时。跑偏一级只报警、二级才停机;速度打滑需要 3~5 s 延时确认并设置启动屏蔽窗口;煤位需要回差。这些处理不是“软化”保护,而是让保护动作与实际工况匹配,减少误动作导致的非计划停机。
第三,复位策略要区分。拉绳、急停、纵撕属于机械自锁型,必须现场手动复位,且纵撕还应禁止远程复位;跑偏二级、打滑、满仓属于可恢复型,可在确认原因后远程或就地复位。逻辑中应把“故障已消失”和“故障已复位”作为两个独立状态处理,避免故障未排除就重新启动。
第四,信号独立性。拉绳与急停虽然优先级相同,但应保留独立输入通道;纵撕与跑偏也应分开接入。这样在故障追溯时能快速判断动作来源,也便于按不同信号设置不同的复位和闭锁策略。实际工程中常见的一个错误是把多类保护信号串接后只占一个输入点,虽然节省了点数,却丧失了可诊断性,排障时只能逐个短接试验,既不安全也不高效。
把上述信号按类型、触点形式、判据和后果梳理清楚之后,顺序启动与联锁逻辑的“输入侧”就具备了清晰的边界。后续的启动顺序、闭锁关系和故障复位流程,都是在这套输入体系之上展开的判断与执行。