PLC在自動(dòng)化運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用分析與探討
摘 要:信息化、自動(dòng)化技術(shù)在港口的應(yīng)用,是建設(shè)現(xiàn)代化港口的重要內(nèi)容,也是衡量港口科技進(jìn)步和現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。本文主要就可編程控制器(PLC)和變頻器在自動(dòng)化運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。對(duì)系統(tǒng)的主要控制功能及實(shí)現(xiàn)方法做了分析研究,本文是個(gè)人的一些見(jiàn)解,可供同行參考借鑒。
可編程控制器技術(shù)性能高,抗干擾能力強(qiáng),輸人輸出狀態(tài)顯示,硬件線路大大簡(jiǎn)化,這給使用和維護(hù)都帶來(lái)很大方便。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和設(shè)備檔次的提高,用PLC控制系統(tǒng)改造舊設(shè)備,將會(huì)取得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
一、運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)及其工藝控制過(guò)程分析
系統(tǒng)由四級(jí)皮帶運(yùn)輸機(jī)構(gòu)成,B1、B2、B3、 B4為膠帶運(yùn)輸機(jī),L1、 L2為氣動(dòng)料倉(cāng)料斗,Y為車船壓力傳感器。系統(tǒng)的工藝控制過(guò)程如下:一是確定工藝過(guò)程及料倉(cāng)號(hào)(工藝1: B1→B2→B3→B4→堆場(chǎng);工藝2: B1→B2→B3→裝車(船);工藝3:同時(shí)堆料、裝車〔船),即氣動(dòng)閘門半開(kāi))。二是B1起動(dòng)前,鳴起動(dòng)信號(hào),起動(dòng)完成信號(hào)停。三是先起動(dòng)最末一臺(tái)輸送機(jī),延時(shí)5s,再依次起動(dòng)B3→B2→B1,,然后打開(kāi)閘門L1或(和)L2。四是停止時(shí)先停L1或(和)L2。延時(shí)4s,再依次停B1→B2→B3→B4。五是當(dāng)某輸送機(jī)發(fā)生故障時(shí),該機(jī)及其前愉送機(jī)立即停止,而其后輸送機(jī)待料運(yùn)完再停。六是車、船裝滿時(shí),壓力傳感器動(dòng)作,使輸送機(jī)及料斗停止運(yùn)作。
二、PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)分析
輸入:直流或交流輸入,采用光電藕合電路進(jìn)行電路隔離。
輸出:繼電器輸出,具R--C吸收電路,抗干擾能力和帶負(fù)載能力較強(qiáng)。
單板機(jī):即CPU板,對(duì)整個(gè)可編程控制器的工作進(jìn)行控制。它一方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理,如自診斷、查錯(cuò)、信息傳送時(shí)針、計(jì)數(shù)刷新等;另一方面,根據(jù)用戶程序執(zhí)行輸入輸出操作、程序解釋執(zhí)行操作等。
編程器:采用手持編程器,可對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,修改運(yùn)行數(shù)據(jù)等。
三、 PLC控制系統(tǒng)的I/O分配分析
PLC的I/O端口。輸入端口包括運(yùn)行控制信號(hào)、運(yùn)行方式選擇、工藝流程選擇、物料檢測(cè)和安全保護(hù)信號(hào)。其中,X10為轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制,便于系統(tǒng)調(diào)試和檢修。在控制每臺(tái)運(yùn)輸機(jī)的接觸器線圈回路上,并聯(lián)一個(gè)起動(dòng)按紐,串聯(lián)一個(gè)停止按紐,可實(shí)現(xiàn)就地控制,單獨(dú)調(diào)試每臺(tái)電機(jī)。輸出端口包括信號(hào)指令、變頻器控制信號(hào)、電機(jī)拖動(dòng)信號(hào)及音響報(bào)警信號(hào)。主電路四臺(tái)電機(jī)通過(guò)接觸器由一臺(tái)變頻器控制。變頻器設(shè)置了0.2 v, 0.5 v, v三種速度。若L1或L2中均無(wú)料((X11, X12=0),延時(shí)30s,變頻器速度設(shè)定端X2接通((Y6=1),對(duì)應(yīng)速度為0.5 v;若L1或L2中有料,變頻器設(shè)定端X3接通((Y7=1),對(duì)應(yīng)速度為v;檢修時(shí)X25=1,變頻器速度設(shè)定端X1接通(Y5=1),對(duì)應(yīng)速度為0.2 v。為提高設(shè)備的可維護(hù)性,在自動(dòng)運(yùn)輸機(jī)上設(shè)置了較全的信號(hào)和音響系統(tǒng),對(duì)易損器件及電路設(shè)置了自診斷環(huán)節(jié)。
四、皮帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)分析
1、系統(tǒng)的主要功能。
一是每臺(tái)設(shè)備機(jī)頭旁均設(shè)有就地操作控制箱,上有工作方式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及就地起停鈕;所有膠帶機(jī)上的給煤點(diǎn)均設(shè)置堆煤保護(hù)和縱向撕裂保護(hù),以防止膠帶機(jī)事故的擴(kuò)大化;所有膠帶機(jī)均設(shè)有兩極跑偏開(kāi)關(guān),每隔約50米設(shè)置一對(duì)跑偏開(kāi)關(guān),一級(jí)跑偏用于故障報(bào)警,二級(jí)跑偏用于故障停車;所有膠帶運(yùn)輸機(jī),均設(shè)拉線開(kāi)關(guān),用于緊急情況下的停車,急停拉線開(kāi)關(guān)的安裝間距均確定按50米進(jìn)行配置,并可擴(kuò)展下皮帶的`跑偏保護(hù),以保證設(shè)備和人身安全;擴(kuò)音電話采用新型的選撥電話系統(tǒng),安裝間距確定按200米進(jìn)行配置;二是水平膠帶機(jī)的拉緊裝置為液壓調(diào)節(jié)方式,開(kāi)誠(chéng)提供一套膠帶機(jī)的松帶檢測(cè)傳感器,由PLC控制完成膠帶機(jī)的張力自動(dòng)調(diào)節(jié)功能; 在皮帶機(jī)頭設(shè)置堆料傳感器,防止皮帶的堆料事故的發(fā)生;在皮帶機(jī)設(shè)置皮帶速度傳感器,以檢測(cè)皮帶的超速及打滑事故的發(fā)生;在皮帶廊道設(shè)置煙霧傳感器,以檢測(cè)皮帶廊道的煙霧濃度防止火災(zāi)事故的發(fā)生;在皮帶機(jī)的主滾筒設(shè)置溫度傳感器,隨時(shí)檢測(cè)滾筒的溫度,并配備自動(dòng)撒水裝置,在滾筒超溫時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撒水并對(duì)主滾筒進(jìn)行降溫; 膠帶運(yùn)輸機(jī)每隔約100米設(shè)起動(dòng)預(yù)警裝置,設(shè)備啟動(dòng)前發(fā)出預(yù)警信號(hào),提示有關(guān)人員應(yīng)立即遠(yuǎn)離設(shè)備;電機(jī)的電流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能可發(fā)現(xiàn)一些機(jī)械設(shè)備的潛在故障隱患;運(yùn)行中對(duì)電機(jī)的電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析,當(dāng)發(fā)生電流超限或突變時(shí)報(bào)警,嚴(yán)重時(shí)停機(jī)。
實(shí)現(xiàn)對(duì)給料機(jī)與皮帶的閉鎖,實(shí)現(xiàn)與以前皮帶的閉鎖功能,具有自動(dòng)、手動(dòng)、檢修等控制方式;三是在軟件與硬件上開(kāi)發(fā)了先進(jìn)的矩陣控制功能,節(jié)省主電纜的開(kāi)支;自控系統(tǒng)在性能上具有良好的抗?jié)駸嵝�、抗干擾性,在結(jié)構(gòu)上滿足在港口條件能夠迅速檢修或更換元器件,根據(jù)港口的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境,控制箱采用不銹鋼結(jié)構(gòu),其他采用防腐措施;可根據(jù)膠帶機(jī)系統(tǒng)的故障性質(zhì),進(jìn)行緊急停機(jī)、順序停機(jī)或發(fā)出報(bào)警聲光信號(hào);在集中操作臺(tái)上能集中顯示膠帶機(jī)的工作狀態(tài)、故障類型、故障地點(diǎn);軟啟動(dòng)器或變頻器納入監(jiān)控;多種操作方式。控制方式有:集中聯(lián)動(dòng)、集中手動(dòng)、就地聯(lián)動(dòng)、就地手動(dòng)、禁起等方式,使系統(tǒng)操作靈活、可靠。在集中方式,所有設(shè)備由集控室操作員通過(guò)上位機(jī)操作;多種流程選擇。
在聯(lián)動(dòng)方式下,可根據(jù)工藝選擇運(yùn)輸流程, 膠帶啟動(dòng)按順料流方向,并根據(jù)膠帶速度、長(zhǎng)度延時(shí)開(kāi)車,以減少運(yùn)行時(shí)間;重載啟動(dòng)時(shí),按逆料流方向啟動(dòng);系統(tǒng)停止或無(wú)料時(shí)延時(shí)自動(dòng)停車;四是完善的信息處理功能,報(bào)警信息、運(yùn)行參數(shù)、操作記錄等信息自動(dòng)形成標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)庫(kù)文件,并在硬盤長(zhǎng)期保存,供信息系統(tǒng)調(diào)用;實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集中監(jiān)控,生產(chǎn)數(shù)據(jù)微機(jī)化管理:1)界面直觀友好,操作簡(jiǎn)便,功能齊全。有形象逼真的動(dòng)態(tài)畫面和全中文顯示,還具有實(shí)時(shí)報(bào)警監(jiān)視、安全確認(rèn)機(jī)制和數(shù)據(jù)記錄功能。對(duì)操作員素質(zhì)無(wú)特殊要求,培訓(xùn)簡(jiǎn)單;2)對(duì)報(bào)警信息和重要運(yùn)行參數(shù)在硬盤記錄,數(shù)據(jù)表格和曲線可隨時(shí)調(diào)出;3)生產(chǎn)數(shù)據(jù)存入計(jì)算機(jī)硬盤,可由管理信息系統(tǒng)按需調(diào)用。
2、可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享
計(jì)算機(jī)管理工作站設(shè)信息管理系統(tǒng),決策者通過(guò)管理工作站可根據(jù)各自權(quán)限遠(yuǎn)程訪問(wèn)監(jiān)控上位機(jī),得到現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)報(bào)表、設(shè)備管理信息和生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)分析。
3、具有故障自診斷功能
一是網(wǎng)絡(luò)故障自診斷。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)由于發(fā)生斷線、干擾等傳輸問(wèn)題時(shí), 網(wǎng)絡(luò)會(huì)自動(dòng)偵測(cè)到,并發(fā)出報(bào)警;二是 PLC故障自診斷。PLC的掃描器和適配器發(fā)生故障時(shí),系統(tǒng)會(huì)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的通訊情況判斷故障,并發(fā)出報(bào)警;PLC的I/O模塊發(fā)生故障時(shí),CPU會(huì)通過(guò)I/O模塊的狀態(tài)位偵測(cè)到故障及故障內(nèi)容,系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警;三是傳感器和信號(hào)線故障診斷。模擬量的傳感器或信號(hào)線發(fā)生斷線故障時(shí),PLC通過(guò)測(cè)量值判斷故障并發(fā)出報(bào)警。
4、維護(hù)方便
一是I/O模塊采用可拆卸端子排,出現(xiàn)故障時(shí),集控室發(fā)出聲光報(bào)警,可在幾分鐘之內(nèi)即可更換完畢;二是系統(tǒng)擴(kuò)展方便,增加新設(shè)備或上后期工程,可以方便地加入節(jié)點(diǎn),并可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在線修改程序;三是系統(tǒng)具有自診斷功能,能及時(shí)報(bào)告故障時(shí)間、位置、類型等信息,更便于維護(hù)。
五、結(jié)語(yǔ)
企業(yè)皮帶運(yùn)輸設(shè)備大多采用接觸器一繼電器控制。其缺點(diǎn)是聯(lián)動(dòng)關(guān)系繁雜,維修困難,故障率高,常影響生產(chǎn),而可編程控制器((PLC)可靠性高,抗干擾能力強(qiáng),控制靈活,允許控制對(duì)象和控制方法具有廣泛的自由性。為此,采用PLC、變頻器和單板機(jī)技術(shù),大大提高了設(shè)備的先進(jìn)性和實(shí)用性。
參考文獻(xiàn)：
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