罗佳佳　王利　蒋雯洁

摘要：文章介绍了北海某煤炭矿石码头洒水喷淋控制系统的组成设计，主要包括系统组成、功能、控制方式、上位机监控系统等。该系统采用工业现场总线方式控制，具有节省电缆、扩展性好、传输距离远等优点，堆场洒水降尘效果较好，能有效控制煤炭矿石码头粉尘污染。

关键词：关键词：煤炭矿石码头;洒水喷淋;PLC控制

中图分类号：U656.1+34

0 引言

煤炭矿石在码头露天堆场和装卸运输过程中容易扬尘，不但污染环境，也对作业人员身体健康造成影响，必须采取抑尘措施，对堆场进行洒水喷淋。洒水喷淋控制系统控制方式有总线形式和硬接线形式。在专业煤炭矿石码头，总线形式比硬接线形式节省电缆、扩展性好、传输距离远。本文介绍了总线方式的洒水喷淋控制系统。

1 洒水喷淋系统简介

北海某煤炭矿石码头在煤炭、矿石堆场四周设置洒水喷枪，利用经散货污水处理站处理达标出水对散货堆场进行洒水抑尘，减少散货因风力产生的起尘量。一般每天洒水2～3次，保持堆垛表面含水率在6%以上;同时，装卸过程中尽量降低落料高度。喷枪采用内螺纹连接，每个喷枪用一个电磁阀控制，为方便检修电磁阀，在电磁阀前安装一个手动闸阀。每个喷枪配现地操作箱，防护等级为IP65。喷枪的启停通过转换开关切换，共设有两种操作方式：喷枪侧控制、远程控制。转换开关位于喷枪现地操作箱中。

本项目堆场洒水喷淋系统的用水由回用水泵供给，回用水泵由变频器控制，可以调整管道压力。喷淋系统有分组喷淋、同时喷淋、单点喷淋等几种模式，因同时工作的喷枪数量不同，管道中压力也不同，变频器通过控制回用水泵的输出频率调整管道压力，使每种模式下的喷枪都处于最佳状态。

2 洒水喷淋控制系统设计

2.1 堆场洒水喷淋控制系统组成

堆场洒水喷淋控制系统由上位计算机监控系统和下位PLC控制系统组成（见图1），完成对堆场洒水喷淋系统的控制、操作、显示及管理。

上位计算机监控系统主要包括1台监控工作站，布置在中控室，采用专业级工业控制计算机（IPC）。

下位控制系统主要包括：1台现场监控工作站、1套PLC主站和7套远程I/O站。根据平面布置情况，PLC主站布置在散货污水处理站控制室，远程I/O站就近布置在散货堆场，I/O点数预留量为20%左右。堆场四周设置洒水喷枪34个，每个远程I/O站控制4～6个喷枪。PLC主站包括1个电源模块、1个CPU模块、1个通信模块、1个32点DI模块、1个8点DO模块和1个8点AI模块，主要有散货污水处理站回用水泵远控、工频运行、变频运行、故障、变频器运行、变频器故障、电机电流等反馈信号和散货污水处理站回用水泵启动、变频启动等控制信号。远程I/O站包括1个电源模块、1个通信模块、1个16点DI模块和1个8点DO模块，主要有电磁阀运行、电磁阀远控、电源监控等反馈信号和电磁阀启停的控制信号。在远程I/O站电控箱内设置配电箱，每个喷枪现地操作箱的电源均设置断路器开关，当检修喷枪现地操作箱时，只需断开该喷枪现地操作箱电源处的断路器，不会影响其他喷枪的使用。同时，可监控喷枪现地操作箱的电源，及时对电源故障进行处理。

控制系统采用工业控制局域网。控制网主要完成数据采集、数据传送、监视、操作、数据处理、信息查询等功能。

2.2 堆场洒水喷淋系统功能及控制方式

堆場洒水喷淋系统采用Modbus工业现场总线方式控制，监视主要的设备运行状况及工艺参数，并通过现场总线实现堆场洒水喷淋系统设备的自动控制[1]。堆场洒水喷淋系统的用水由回用水泵供给，堆场洒水喷淋系统的电磁阀与回用水泵联动。喷淋启动时，先启动电磁阀后再启动回用水泵;喷淋关闭时，先停止回用水泵后再停止电磁阀。

喷枪的控制方式分为以下三种控制方式：

（1）中控室控制方式。这是控制系统的主要控制方式。中控室操作员通过上位计算机监控工作站完成喷枪的启动、停止、分组控制等操作。中控室控制方式分为程序控制和手动控制。程序控制是根据煤炭矿石堆场的实际堆存量及堆存位置、喷淋时间等设定程序，喷淋系统可以在分组喷淋、同时喷淋、循环喷淋、定时喷淋等多种模式下自动运行。根据实际情况，喷淋系统自动运行时，还可以随时调整喷淋时间。手动控制是根据实际情况，由中控室操作员手动操作监控工作站上各个喷枪电磁阀的启、停，手动控制各个喷枪的运行。手动控制单点喷淋及程序控制的分组喷淋、循环喷淋的流程图分别如下页图2、图3所示。

（2）现地控制器控制方式。这是控制系统的辅助控制方式。现场人员可通过现地控制器的监控工作站单独完成喷枪的启、停，为设备的调试及维修提供方便。

（3）喷枪侧控制方式。这是控制系统的辅助控制方式。现场人员通过喷枪现场操作箱实现现场手动控制功能，通常情况下，喷枪侧操作仅作为设备的调试、维修使用。

2.3 上位机监控系统

监控工作站软件界面由工作状态显示区、设备控制区、定时工作区、喷淋工作时间输入区、故障报警区等部分组成。软件界面以动态图形显示所有设备的工作状态及运行参数，可根据煤炭矿石堆场的实际堆存量及堆存位置的变化情况，通过设备控制区修改不

同的分组进行喷淋，通过喷淋工作时间输入区修改喷淋运行时间，做到实时精确的喷淋控制，避免浪费水资源，提高喷淋效果。该软件具有故障处理能力，当喷淋系统出现故障时，会自动关闭故障设备及水泵以避免故障扩大，并自动报警及提示故障范围。

监控工作站软件界面以动态图形显示的工作状态及运行参数主要包括：PLC控制器的运行状态、喷枪现地操作箱电源的工作状态、电磁阀开关状态[2]、散货污水处理站内回用水泵及变频器的工作状态。对上述设备工作状态实时监控，设备故障时能及时处理，减小经济损失。同时，操作状态、故障情况等各种数据均能长期储存，便于追溯。

3 结语

本文介绍了北海某煤炭矿石码头洒水喷淋控制系统。本系统采用Modbus工业现场总线方式控制，具有节省电缆、扩展性好、传输距离远等优点。本系统能根据实际情况对喷枪进行分组喷淋、同时喷淋、循环喷淋、定时喷淋等，适应各种工况，操作方便，能精确控制各个喷枪的运行时间，避免水资源浪费。同时，本系统堆场洒水降尘效果较好，能有效控制煤炭矿石码头粉尘污染，保护环境，保障作业人员的身体健康，可为煤炭矿石码头洒水喷淋控制系统的设计提供借鉴。

参考文献

[1]JTS 156-2015，煤炭矿石码头粉尘控制设计规范[S].

[2]景 屹.秦皇岛港煤四期堆场洒水环保控制系统设计[J].企业导报，2011（11）：141-142.

作者简介：

罗佳佳（1989—），硕士，工程师，研究方向：水运工程电气、控制、通信;

王 利（1987—），硕士，工程师，研究方向：港口规划设计;

蒋雯洁（1987—），在读硕士研究生，工程师，主要从事港口航道工程建设及运营管理工作。