一種基于三菱PLC的RDF自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張 震，翟滿喜，趙玉柱，吳振宇

（中科院生態(tài)環(huán)境研究中心鄂爾多斯固廢所，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000）

一種基于三菱PLC的RDF自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張 震，翟滿喜，趙玉柱，吳振宇

（中科院生態(tài)環(huán)境研究中心鄂爾多斯固廢所，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000）

垃圾衍生燃料（RDF，Refuse Derived Fuel）作為垃圾能利用領(lǐng)域的新方法，已朝著大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的方向發(fā)展。提出了一種基于三菱PLC的RDF生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，并進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。該套系統(tǒng)主要由上位機(jī)監(jiān)控及與PLC通訊、PLC集中控制等部分組成。通過實(shí)際生產(chǎn)證明，該自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，完全滿足了提出的控制要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。

RDF；自動生產(chǎn)線；控制系統(tǒng)

0 引言

生活垃圾的能源化作為環(huán)保與能源交叉領(lǐng)域的新興科學(xué)技術(shù)，已逐漸引起世界各國的重視，而焚燒是垃圾能源利用的最重要的手段之一。但由于垃圾直接焚燒存在二次污染、爐內(nèi)腐蝕等問題，大大影響了垃圾能利用的成本。在此背景下，垃圾衍生燃料作為垃圾能利用領(lǐng)域的新的生長點(diǎn)應(yīng)運(yùn)而生，并朝著大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的方向發(fā)展[1]。本文提出了一種以本單位獨(dú)立研發(fā)并申請專利技術(shù)的RDF自動生產(chǎn)線為平臺的RDF生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有集工控機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控控制與現(xiàn)場控制為一體，多種故障急停模式等特點(diǎn)。本系統(tǒng)經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)際調(diào)試，完全滿足了RDF自動化生產(chǎn)線的控制要求，整條生產(chǎn)線獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，具有廣闊的市場前景，值得應(yīng)用推廣。

1 RDF自動生產(chǎn)線工藝流程

RDF自動生產(chǎn)線是本所專利技術(shù)產(chǎn)品，既可以與生活垃圾分選綜合處理生產(chǎn)線結(jié)合使用，也可以單獨(dú)作為獨(dú)立生產(chǎn)線使用。該生產(chǎn)線主要設(shè)備包括給料機(jī)、一次破碎機(jī)、二次破碎機(jī)、混料機(jī)、成型機(jī)及連接皮帶等。物料經(jīng)給料機(jī)暫存后由給料機(jī)均勻給于一號皮帶上，一號皮帶將物料送入一次破碎機(jī)進(jìn)行粗破碎，破碎后的物料由二號皮帶機(jī)送入二次破碎機(jī)，再次破碎后的物料進(jìn)入混料機(jī)與粉煤等混合后由三號皮帶機(jī)送入成型機(jī)成型，成型后的物料落入中轉(zhuǎn)料斗。其工藝流程如圖1所示。

圖1 RDF自動生產(chǎn)線工藝流程

2 RDF自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 生產(chǎn)線控制要求

（1）由于該生產(chǎn)線使用電機(jī)較多，為了避免啟動對電源產(chǎn)生較大沖擊，各設(shè)備應(yīng)沿生產(chǎn)線物料流向逆序逐臺啟動，每兩臺設(shè)備間應(yīng)有啟動間隔。

（2）為了使停機(jī)時各設(shè)備及皮帶上沒有存料，停機(jī)時各設(shè)備應(yīng)按沿生產(chǎn)線物料流向正序逐臺停止，每兩臺設(shè)備間設(shè)置停機(jī)間隔。

（3）故障急停按鈕設(shè)置。生產(chǎn)線在工作狀態(tài)隨時會遇到緊急情況，所以在每臺設(shè)備附近設(shè)置急停按鈕，沿各條皮帶設(shè)置拉繩急停按鈕，總控箱及工控機(jī)設(shè)置總急停按鈕。為最大限度避免皮帶及設(shè)備重載停車，要求各設(shè)備附近急停按鈕與皮帶拉繩急停按鈕只停止生產(chǎn)線物料流向中該設(shè)備位置以前的設(shè)備。

（4）運(yùn)行方式。設(shè)置可以互相切換的多種運(yùn)行方式，即自動方式、手動方式。在工廠中，生產(chǎn)線一般都是工作在自動方式，手動方式常用于設(shè)備調(diào)試與檢修。

（5）聯(lián)鎖和互鎖。生產(chǎn)線的各個部分相互關(guān)聯(lián)，因此在工作過程中程序控制需要在各種條件下進(jìn)行聯(lián)鎖。而且，由于生產(chǎn)線機(jī)構(gòu)能夠有幾種工作狀態(tài)，但是不能同時工作，因此需要互鎖，如自動模式和手動模式的選擇等。

（6）工控機(jī)監(jiān)視。在上位工控機(jī)既可以實(shí)時察看各設(shè)備的工作情況，也可以遠(yuǎn)程啟動或停止整條生產(chǎn)線。

2.2 硬件設(shè)計(jì)

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Con?troller，PLC），它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。但是，PLC在人機(jī)對話、故障判斷等方面有不方便、不直觀的特點(diǎn)。因而需要用工控計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)來配合PLC組成優(yōu)良的自動控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)根據(jù)生產(chǎn)線所需要的I/O點(diǎn)數(shù)量和系統(tǒng)控制需要等因素選用三菱公司FX-3U-32MR型PLC作為控制系統(tǒng)核心，通過FX3U-232-BD RS232串行通信擴(kuò)展板與上位工控機(jī)進(jìn)行通信[2]。如圖2所示。

圖2 PLC主控柜安裝

2.3 上位工控機(jī)軟件設(shè)計(jì)

MCGS是北京昆侖通態(tài)的一款組態(tài)軟件，其在界面的友好性、內(nèi)部功能的強(qiáng)大性、系統(tǒng)的可擴(kuò)充性、用戶的使用性以及設(shè)計(jì)理念上在國內(nèi)都均為一流[3]。本設(shè)計(jì)上位工控機(jī)通過MCGS軟件進(jìn)行組態(tài)，實(shí)時將整條生產(chǎn)線工作狀態(tài)顯示于工控機(jī)，并實(shí)現(xiàn)上位工控機(jī)對整條生產(chǎn)線的遠(yuǎn)程啟動、停止和急停。如圖3所示。

2.4 PLC程序設(shè)計(jì)

由于使用三菱FX系列PLC，編程軟件對應(yīng)選用了GXworks2。GXwork2為三菱PLC編程軟件GX Developer的新版本替代編程軟件[4]。PLC程序?qū)崿F(xiàn)的功能為：

（1）當(dāng)RDF自動生產(chǎn)線主控制柜上手自選擇開關(guān)置于自動時，可以通過主控制柜上自動啟動/停止和上位工控機(jī)自動啟動/停止進(jìn)行生產(chǎn)線的啟動/停止，控制柜上及上位機(jī)上手動啟停按鈕均為不可用；

RDF Automatic Production Line Control System Design Based on Mitsubishi PLC

ZHANG Zhen，ZHAI Man-xi，ZHAO Yu-zhu，WU Zhen-yu
（Ordos Research Institute of Solid Waste，Ecology Center of Chinese Academy of Science，Ordos 017000，China）

As the use of new approaches in the field of garbage power，Refuse Derived Fuel is toward to a large-scale industrial application development.This paper presents a RDF production line control system based on Mitsubishi PLC，which has been used in the demonstration engineering.The system mainly consists of PC monitoring and communication with PLC，PLC centralized control components.The production practice shows that the automatic controlsystem design is reasonable，fully meet the control requirements，and has broad application prospects.

RDF;automatic production line；control system

TP273

A

1009－9492(2014)08－0017－02

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.08.005

2014－02－20