談PLC在自動化運輸系統(tǒng)中的作用

鄭小利

摘 要：可編程控制器技術(shù)性能高，抗干擾能力強，輸人輸出狀態(tài)顯示，硬件線路大大簡化，這給使用和維護都帶來很大方便。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，將會取得更大的經(jīng)濟效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：可編程控制器（PLC）；變頻器；運輸機

1 前言

信息化、自動化技術(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）和變頻器在自動化運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。對系統(tǒng)的主要控制功能及實現(xiàn)方法做了分析研究，本文是個人的一些見解，可供同行參考借鑒。

2 運輸機系統(tǒng)及其工藝控制過程分析

系統(tǒng)由四級皮帶運輸機構(gòu)成，B1、B2、B3、 B4為膠帶運輸機，L1、 L2為氣動料倉料斗，Y為車船壓力傳感器。系統(tǒng)的工藝控制過程如下：一是確定工藝過程及料倉號（工藝1： B1→B2→B3→B4→堆場；工藝2： B1→B2→B3→裝車（船）；工藝3：同時堆料、裝車〔船），即氣動閘門半開）。二是B1起動前，鳴起動信號，起動完成信號停。三是先起動最末一臺輸送機，延時5s，再依次起動B3→B2→B1，，然后打開閘門L1或（和）L2。四是停止時先停L1或（和）L2。延時4s，再依次停B1→B2→B3→B4。五是當(dāng)某輸送機發(fā)生故障時，該機及其前愉送機立即停止，而其后輸送機待料運完再停。六是車、船裝滿時，壓力傳感器動作，使輸送機及料斗停止運作。

3 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計分析

輸入：直流或交流輸入，采用光電藕合電路進行電路隔離。

輸出：繼電器輸出，具R--C吸收電路，抗干擾能力和帶負載能力較強。

單板機：即CPU板，對整個可編程控制器的工作進行控制。它一方面對系統(tǒng)進行管理，如自診斷、查錯、信息傳送時針、計數(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，可對運行狀態(tài)進行監(jiān)控，修改運行數(shù)據(jù)等。

4 PLC控制系統(tǒng)的I/O分配分析

PLC的I/O端口。輸入端口包括運行控制信號、運行方式選擇、工藝流程選擇、物料檢測和安全保護信號。其中，X10為轉(zhuǎn)換開關(guān)，可實現(xiàn)手動控制，便于系統(tǒng)調(diào)試和檢修。在控制每臺運輸機的接觸器線圈回路上，并聯(lián)一個起動按紐，串聯(lián)一個停止按紐，可實現(xiàn)就地控制，單獨調(diào)試每臺電機。輸出端口包括信號指令、變頻器控制信號、電機拖動信號及音響報警信號。主電路四臺電機通過接觸器由一臺變頻器控制。變頻器設(shè)置了0.2 v， 0.5 v， v三種速度。若L1或L2中均無料（（X11， X12=0），延時30s，變頻器速度設(shè)定端X2接通（（Y6=1），對應(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），對應(yīng)速度為v；檢修時X25=1，變頻器速度設(shè)定端X1接通（Y5=1），對應(yīng)速度為0.2 v。為提高設(shè)備的可維護性，在自動運輸機上設(shè)置了較全的信號和音響系統(tǒng)，對易損器件及電路設(shè)置了自診斷環(huán)節(jié)。

5 皮帶運輸監(jiān)控系統(tǒng)分析

5.1 系統(tǒng)的主要功能

一是每臺設(shè)備機頭旁均設(shè)有就地操作控制箱，上有工作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)及就地起停鈕；所有膠帶機上的給煤點均設(shè)置堆煤保護和縱向撕裂保護，以防止膠帶機事故的擴大化；所有膠帶機均設(shè)有兩極跑偏開關(guān)，每隔約50米設(shè)置一對跑偏開關(guān)，一級跑偏用于故障報警，二級跑偏用于故障停車；所有膠帶運輸機，均設(shè)拉線開關(guān)，用于緊急情況下的停車，急停拉線開關(guān)的安裝間距均確定按50米進行配置，并可擴展下皮帶的跑偏保護，以保證設(shè)備和人身安全；擴音電話采用新型的選撥電話系統(tǒng)，安裝間距確定按200米進行配置；二是水平膠帶機的拉緊裝置為液壓調(diào)節(jié)方式，開誠提供一套膠帶機的松帶檢測傳感器，由PLC控制完成膠帶機的張力自動調(diào)節(jié)功能； 在皮帶機頭設(shè)置堆料傳感器，防止皮帶的堆料事故的發(fā)生；在皮帶機設(shè)置皮帶速度傳感器，以檢測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，以檢測皮帶廊道的煙霧濃度防止火災(zāi)事故的發(fā)生；在皮帶機的主滾筒設(shè)置溫度傳感器，隨時檢測滾筒的溫度，并配備自動撒水裝置，在滾筒超溫時實現(xiàn)自動撒水并對主滾筒進行降溫； 膠帶運輸機每隔約100米設(shè)起動預(yù)警裝置，設(shè)備啟動前發(fā)出預(yù)警信號，提示有關(guān)人員應(yīng)立即遠離設(shè)備；電機的電流實時監(jiān)測功能可發(fā)現(xiàn)一些機械設(shè)備的潛在故障隱患；運行中對電機的電流進行實時監(jiān)測分析，當(dāng)發(fā)生電流超限或突變時報警，嚴(yán)重時停機。實現(xiàn)對給料機與皮帶的閉鎖，實現(xiàn)與以前皮帶的閉鎖功能，具有自動、手動、檢修等控制方式；三是在軟件與硬件上開發(fā)了先進的矩陣控制功能，節(jié)省主電纜的開支；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)膠帶機系統(tǒng)的故障性質(zhì)，進行緊急停機、順序停機或發(fā)出報警聲光信號；在集中操作臺上能集中顯示膠帶機的工作狀態(tài)、故障類型、故障地點；軟啟動器或變頻器納入監(jiān)控；多種操作方式。控制方式有：集中聯(lián)動、集中手動、就地聯(lián)動、就地手動、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上位機操作；多種流程選擇。在聯(lián)動方式下，可根據(jù)工藝選擇運輸流程， 膠帶啟動按順料流方向，并根據(jù)膠帶速度、長度延時開車，以減少運行時間；重載啟動時，按逆料流方向啟動；系統(tǒng)停止或無料時延時自動停車；四是完善的信息處理功能，報警信息、運行參數(shù)、操作記錄等信息自動形成標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)庫文件，并在硬盤長期保存，供信息系統(tǒng)調(diào)用；實現(xiàn)系統(tǒng)集中監(jiān)控，生產(chǎn)數(shù)據(jù)微機化管理：（1）界面直觀友好，操作簡便，功能齊全。有形象逼真的動態(tài)畫面和全中文顯示，還具有實時報警監(jiān)視、安全確認(rèn)機制和數(shù)據(jù)記錄功能。對操作員素質(zhì)無特殊要求，培訓(xùn)簡單；（2）對報警信息和重要運行參數(shù)在硬盤記錄，數(shù)據(jù)表格和曲線可隨時調(diào)出；（3）生產(chǎn)數(shù)據(jù)存入計算機硬盤，可由管理信息系統(tǒng)按需調(diào)用。

5.2 可實現(xiàn)自動化控制系統(tǒng)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享

計算機管理工作站設(shè)信息管理系統(tǒng)，決策者通過管理工作站可根據(jù)各自權(quán)限遠程訪問監(jiān)控上位機，得到現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)報表、設(shè)備管理信息和生產(chǎn)統(tǒng)計分析。

5.3 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、干擾等傳輸問題時， 網(wǎng)絡(luò)會自動偵測到，并發(fā)出報警；二是 PLC故障自診斷。PLC的掃描器和適配器發(fā)生故障時，系統(tǒng)會通過網(wǎng)絡(luò)的通訊情況判斷故障，并發(fā)出報警；PLC的I/O模塊發(fā)生故障時，CPU會通過I/O模塊的狀態(tài)位偵測到故障及故障內(nèi)容，系統(tǒng)會發(fā)出報警；三是傳感器和信號線故障診斷。模擬量的傳感器或信號線發(fā)生斷線故障時，PLC通過測量值判斷故障并發(fā)出報警。

5.4 維護方便

一是I/O模塊采用可拆卸端子排，出現(xiàn)故障時，集控室發(fā)出聲光報警，可在幾分鐘之內(nèi)即可更換完畢；二是系統(tǒng)擴展方便，增加新設(shè)備或上后期工程，可以方便地加入節(jié)點，并可通過網(wǎng)絡(luò)在線修改程序；三是系統(tǒng)具有自診斷功能，能及時報告故障時間、位置、類型等信息，更便于維護。

6 結(jié)語

企業(yè)皮帶運輸設(shè)備大多采用接觸器一繼電器控制。其缺點是聯(lián)動關(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，控制靈活，允許控制對象和控制方法具有廣泛的自由性。為此，采用PLC、變頻器和單板機技術(shù)，大大提高了設(shè)備的先進性和實用性。

參考文獻：

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