PLC技術(shù)在碼頭工程控制系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用

農(nóng)朝忠

摘 要：可編程邏輯控制器即PLC是20世紀80 年代發(fā)展起來并廣泛運用于各個領(lǐng)域，可編程邏輯控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的一種數(shù)字運算操作的電子裝置，是帶有存儲器、可以編制程序的控制器。隨著PLC、網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場總線技術(shù)的飛速發(fā)展，引起了自動化領(lǐng)域傳統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)的變革，逐步形成了以PLC為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)。本文以防城港配套碼頭工程項目為背景，分析PLC技術(shù)在碼頭工程控制系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；碼頭；工程控制系統(tǒng)

信息技術(shù)的迅猛發(fā)展正深刻改變著人們的生活方式和工作方式，對企業(yè)信息化和自動化領(lǐng)域的發(fā)展也產(chǎn)生了巨大的影響。在目前的自動化控制領(lǐng)域中，主流的控制系統(tǒng)包括分散控制（DCS）和可編程邏輯控制（PLC），PLC技術(shù)傾向于連鎖保護控制的邏輯判斷和處理，分散控制片偏向于過程控制中的PID調(diào)節(jié)。PLC通常采用單網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如果出現(xiàn)兩個以上系統(tǒng)資源共享，就會降低PLC系統(tǒng)的性能。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，在一些小型控制項目中，已經(jīng)對PLC和DCS并不區(qū)分使用。碼頭工藝設(shè)備通常比較多，對作業(yè)要求高，采用PLC技術(shù)進行控制系統(tǒng)設(shè)計，有利于碼頭作業(yè)的安全性和高效性。

一、PLC技術(shù)概況

PLC是一種新型的通用的自動控制裝置，核心是微處理器，綜合了自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)和電器控制技術(shù)等，可靠性高，并且編程方便，容易使用，有極強的控制功能。在PLC中，擴展機和外部的連接也很方便，利用PLC網(wǎng)絡(luò)模塊，可以將各個受控的設(shè)備連接在一起，達到信息資源的交換和共享。PLC在自動化控制系統(tǒng)中有核心的作用。上世紀六十年代末，在美國首先出現(xiàn)PLC技術(shù)，經(jīng)過幾十年發(fā)展，PLC技術(shù)更加先進可靠，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中。PLC主要有五部分組成，中央處理單元（CPU）、可編程器、電源、存儲器和輸入輸出模塊。PLC的CPU在處理各項任務(wù)時，采用分時操作的方式，幾乎在瞬間就能處理完成，運算速度很高。PLC內(nèi)的I/O模板，不僅有模擬量AD/DA、開關(guān)量DI/DO，而且有特殊功能的I/O模板，利用CPU運算等功能，提供硬件支持環(huán)境，為促進PLC在各行業(yè)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

二、PLC技術(shù)在碼頭工程控制系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用

（一）工程概況

北部灣港集團在防城港碼頭14泊位規(guī)劃建立一個硫磷專業(yè)碼頭。通過碼頭，將需要的硫磺輸送到后方的堆場，然后通過斗輪機、輸送機及裝箱樓裝箱，送到附近的工廠以及通過裝船機裝到船上。碼頭使用的設(shè)備包括皮帶機、漏斗、移動式卸船機、移動式裝船機、移動式及固定式皮帶機、除鐵器等。碼頭配備兩座變電所，兩座變電所都具有高低壓供電，變電所內(nèi)設(shè)有MCC柜、電源柜、繼電器柜、中控室控制臺，其中兩條皮帶輸送機為高壓10kV電動機，配備一座裝箱樓，該裝箱樓為獨立控制系統(tǒng)，但與工藝流程相互聯(lián)鎖，碼頭還配備一個噴淋系統(tǒng)，有加壓泵房由中控室控制，也可以在泵房控制，碼頭工程的工藝流程比較復(fù)雜，總共設(shè)10個工藝流程，常用的8個，需要設(shè)計嚴謹完善的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對所有設(shè)備的集中管理和中控監(jiān)視，滿足工程的應(yīng)用需求。

（二）工程控制系統(tǒng)設(shè)計

本工程控制系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)主要有三部分（使用的PLC是美國AB），遠程I/O，PLC主站，以及中央控制站，遠程I/O將泊位附近的控制設(shè)備工作狀態(tài)數(shù)據(jù)進行監(jiān)控和收集，然后將信息傳遞給PLC主站，通過光電交換機和數(shù)據(jù)服務(wù)器，實現(xiàn)PLC主站和中央控制站的通信。相關(guān)負責(zé)人員可以在辦公樓中，集中監(jiān)控和管理碼頭工程工作。在管理網(wǎng)和控制網(wǎng)中，設(shè)置防火墻，確?？刂凭W(wǎng)的安全性。

碼頭控制系統(tǒng)的控制模式主要有兩種，第一種是流程自動控制的方式，選擇某流程后系統(tǒng)自動按設(shè)計的啟動順序啟動各設(shè)備，當有緊急故障或危及到人身安全的，中控員和巡帶員可以按急停按鈕停止流程；第二種是就地非聯(lián)鎖控制方式，在進行試運行和維護中使用此模式，利用就地操作箱上的按鈕轉(zhuǎn)換到本地進行操作。

流程選擇，中控員根據(jù)作業(yè)需要可進行1條或多條流程選擇操作。PLC自動對流程相關(guān)設(shè)備進行查詢，若滿足選擇條件，流程選中，如選流程為1號流程時，將啟動1#斗輪機、14#皮帶機、12#皮帶機、11#皮帶機、10#皮帶機，當流程啟動后，系統(tǒng)發(fā)出一個可以抓料的指令，卸船機就可以抓貨。當啟動完一個流程后才能啟動另外的流程，流程間互不干擾獨立運行。

PLC采集的信息可分為以下幾類：a.設(shè)備運行狀態(tài)，系統(tǒng)所控制設(shè)備的運行信號、與系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)設(shè)備運行信號；b.設(shè)備狀態(tài)信號，設(shè)備運行方式、主要輸送設(shè)備主回路電源、控制回路電源及其它；c.位置信號，卸料小車、電動翻板的位置、卸料小車、翻板的位置；d：料位信號，進、出倉流程.依據(jù)倉滿、倉空信號轉(zhuǎn)倉或是停止作業(yè)；安裝連續(xù)料位儀后，可隨時知道倉中物料的高度或是所剩物料重量；e：斗輪機等大車位置信號；f：物流信號，中控PLC系統(tǒng)根據(jù)皮帶機物流信號控制流程除塵設(shè)備的開啟；g：故障信號，設(shè)備故障檢測開關(guān)信號，系統(tǒng)根據(jù)故障類別、故障點位置發(fā)出相應(yīng)指令；h：計量信號，計量信號主要為皮帶秤值，系統(tǒng)依據(jù)皮帶秤累計值對流程進行設(shè)定控制，為生產(chǎn)管理報表提供數(shù)據(jù)；i：操作按鈕信號，操作人員通過對控制臺上按鈕及轉(zhuǎn)換開關(guān)的操作完成流程的選擇、啟動、停止、秤的設(shè)定值輸入、入出倉號選擇，以及手動方式下各設(shè)備的啟、?？刂?。

硫磷專業(yè)碼頭，在整個系統(tǒng)PLC主站發(fā)出命令緊急切斷，保證系統(tǒng)安全，如果遇到緊急情況，也可以進行人工操作緊急切斷。整個工藝流程的主要設(shè)備是皮帶機，皮帶機設(shè)有安全監(jiān)測開關(guān)，包括拉緊裝置、跑偏開關(guān)、速度開關(guān)等，確保輸送的安全和穩(wěn)定。還要考慮設(shè)置膠帶防撕裂裝置。利用電纜，將保護開關(guān)測點接到皮帶機就地控制箱中。皮帶機控制箱不僅需要能夠就地操作，還要能夠?qū)⑿盘杺鬟f到中控室，實現(xiàn)遠程操作。

總之，在工程控制中，順序控制是必不可少的環(huán)節(jié)，都可以采用PLC技術(shù)，PLC技術(shù)在自動控制領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。生產(chǎn)管理和數(shù)據(jù)處理的主體是計算機，但是在工程控制中，PLC技術(shù)占有主導(dǎo)地位。本文結(jié)合防城港碼頭配套的工程實例，分析其控制系統(tǒng)中PLC技術(shù)的應(yīng)用，根據(jù)相關(guān)規(guī)范標準，收集電控設(shè)備的測點信號，利用PLC統(tǒng)一編輯，設(shè)計控制系統(tǒng)，促進工程的順利進行。

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