PLC在自動化運輸系統(tǒng)中的應用分析與探討
摘 要:信息化、自動化技術在港口的應用,是建設現(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。
可編程控制器技術性能高,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。隨著科學技術的發(fā)展和設備檔次的提高,用PLC控制系統(tǒng)改造舊設備,將會取得更大的經(jīng)濟效益和社會效益。
一、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。
二、PLC控制系統(tǒng)的硬件設計分析
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。
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為轉換開關,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,變頻器速度設定端X2接通((Y6=1),對應速度為0.5 v;若L1或L2中有料,變頻器設定端X3接通((Y7=1),對應速度為v;檢修時X25=1,變頻器速度設定端X1接通(Y5=1),對應速度為0.2 v。為提高設備的可維護性,在自動運輸機上設置了較全的信號和音響系統(tǒng),對易損器件及電路設置了自診斷環(huán)節(jié)。
四、皮帶運輸監(jiān)控系統(tǒng)分析
1、系統(tǒng)的主要功能。
一是每臺設備機頭旁均設有就地操作控制箱,上有工作方式轉換開關及就地起停鈕;所有膠帶機上的給煤點均設置堆煤保護和縱向撕裂保護,以防止膠帶機事故的擴大化;所有膠帶機均設有兩極跑偏開關,每隔約50米設置一對跑偏開關,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,均設拉線開關,用于緊急情況下的停車,急停拉線開關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; 在皮帶機頭設置堆料傳感器,防止皮帶的堆料事故的發(fā)生;在皮帶機設置皮帶速度傳感器,以檢測皮帶的超速及打滑事故的發(fā)生;在皮帶廊道設置煙霧傳感器,以檢測皮帶廊道的煙霧濃度防止火災事故的發(fā)生;在皮帶機的主滾筒設置溫度傳感器,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米設起動預警裝置,設備啟動前發(fā)出預警信號,提示有關人員應立即遠離設備;電機的電流實時監(jiān)測功能可發(fā)現(xiàn)一些機械設備的潛在故障隱患;運行中對電機的電流進行實時監(jiān)測分析,當發(fā)生電流超限或突變時報警,嚴重時停機。
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,在結構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構,其他采用防腐措施;可根據(jù)膠帶機系統(tǒng)的故障性質,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�？刂品绞接�: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準格式的數(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、安全確認機制和數(shù)據(jù)記錄功能。對操作員素質無特殊要求,培訓簡單;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。
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信息管理系統(tǒng),決策者通過管理工作站可根據(jù)各自權限遠程訪問監(jiān)控上位機,得到現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)報表、設備管理信息和生產(chǎn)統(tǒng)計分析。
3、具有故障自診斷功能
一是網(wǎng)絡故障自診斷。當網(wǎng)絡由于發(fā)生斷線、干擾等傳輸問題時, 網(wǎng)絡會自動偵測到,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。
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,增加新設備或上后期工程,可以方便地加入節(jié)點,并可通過網(wǎng)絡在線修改程序;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。
五、結語
企業(yè)皮帶運輸設備大多采用接觸器一繼電器控制。其缺點是聯(lián)動關系繁雜,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,大大提高了設備的先進性和實用性。
參考文獻：
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