PLC控制技術在印把子溝砂石加工系統中的應用

嚴洪浩　蔡智旭　楊軍華

摘 要：印把子溝砂石加工系統是錦屏一級水電站主要砂石骨料供應加工系統，要保證大壩的混凝土澆筑，就要確保加工系統安全穩定可靠，PLC控制技術的運用使系統運行的可靠性和安全性都得到了提高，既使系統生產管理達到現代化的管理水平，加強了實時調度和監控，降低了現場工人的勞動強度，有利于更好地控制砂石料產品的質量。文章介紹了印把子溝砂石加工系統的設計功能，為其他同類系統設計和改造提供借鑒。

關鍵詞：PLC控制系統；系統應用；印把子溝砂石加工系統

錦屏一級電站位于四川省涼山彝族自治州鹽源縣和木里縣境內，是雅礱江干流下游河段的控制性水庫梯級電站，印把子溝人工骨料生產系統主要承擔錦屏一級水電站大壩、水墊塘、二道壩及部分泄洪洞和錦屏二級閘壩約680萬m3混凝土所需的骨料供應任務，共需生產成品骨料約1585.5萬t，其中粗骨料約1435萬t，細骨料約150.5萬t。

印把子溝砂石系統由粗碎車間、長膠轉料線、一篩車間（包含中細碎車間）、二篩車間（包括超細碎車間）、三篩車間（包括棒磨機車間、石粉回收車間）和成品輸送線（包括裝車平臺）組成。為了使系統安全穩定可靠，印把子溝砂石系統采用PLC控制技術，PLC控制技術的運用使系統運行的可靠性和安全性都得到了提高，既使系統生產管理達到現代化的管理水平，加強了實時調度和監控，減低了現場工人的勞動強度，有利于更好地控制砂石料產品的質量。

1 PLC控制系統及其應用

錦屏印把子砂石加工系統為計算機監控綜合自動化系統，由砂石加工生產PLC控制系統、數字錄像監控系統兩部分組成。工控機上使用動態畫面，界面友好，適應工藝流程變化。口令保護，分級管理，能與外部計算機系統聯網。

PLC控制系統采用分層分布網絡結構，在6個配電室配置19個信號采集站，在中央控制室配置一臺工控機作為操作員站，一臺工控機作為工程師站，為防止信號的干擾、防雷及控制距離較遠等因素影響，各控制系統之間采用光纖進行通訊。

1.1 砂石加工生產PLC計算機監控系統

砂石加工生產PLC計算機監控系統由一個中央控制臺、4個操作站程控屏、現地控制箱組成。即分為三個控制層級：中央控制級（計算機管理和控制層與全實時數字錄影監控）、操作站單元控制級（PLC控制層）、現地操作層（設備現地控制箱或啟動柜）。

具體分為：（1）在長膠系統A3膠帶機配電室內設置一個馬賽克模擬控制臺PLC站，負責粗碎車間設備的狀態信號采集及設備控制。（2）在加工系統1#配電室內設置馬賽克模擬控制屏PLC站、上位機和中央程控臺。程控臺負責二篩車間、超細碎車間、棒磨車間。三篩車間、石粉回收車間的設備狀態信號的采集和設備控制。上位機負責系統所有的設備狀態信號采集及設備控制。（3）在2#配電室內設置一個馬賽克模擬控制屏PLC站，負責一篩車間、中細碎車間設備的狀態信號采集和設備控制。（4）在3#配電室內設置一個馬賽克模擬控制屏PLC站，負責成品輸送線及裝車平臺設備的狀態信號采集和設備控制。其優先級別為：設備就地操作第一、中控室操作第二、操作站操作第三。

1.1.1 中控機功能

印把子砂石系統中控機使用PLC編程軟件為GE VersaPra，組態軟件為GE CIMPLICITY6.01開發運行版-35000 IO，有控制、操作以及組態畫面模擬顯示功能。其模擬顯示部分有印把子砂石骨料系統生產工藝流程圖和各車間子系統的組態圖。各車間單獨啟動設置，其子系統組態圖上均有各個被控設備的運行狀態顯示及操作界面，能對砂石系統生產設備的運行狀態進行實時操作和顯示跟蹤。當某一設備發生故障時，該設備所在的子系統的模擬指示燈將閃爍，并發出報警聲，操作人員可以最短時間了解運行狀況，及時排除或通知檢修人員處理故障。

1.1.2 程控臺程控屏功能

程控臺程控屏上有電源信號、正常運行綠色指示燈以及故障運行報警紅色指示燈，電源啟動按鈕以及故障緊急停止按鈕，自動以及遠程手動兩種控制方式的轉換開關，電鈴振動按鈕，報警消聲按鈕和復位按鈕。采取自動控制時，系統運行狀態由工控機自動聯鎖控制；采取遠程手動控制時，相應設備的自動聯鎖控制取消。

1.1.3 馬賽克模擬屏功能

馬賽克模擬屏上有印把子溝砂石系統生產工藝流程圖及主要運行設備的運行狀態反饋信號顯示燈，通過信號反饋顯示燈可以很容易地判斷設備運行狀態和設備的控制模式，值班電工可以通過反饋信號指示燈快速確定故障點。

1.1.4 現地操作控制箱功能

每一臺設備都有1臺現地操作控制箱，其控制級別為最高優先級。現地控制箱上設有兩種工作狀態，即遠程和現地工作狀態。在遠程工作狀態下，設備受中控機或程控臺控制；在現地狀態下，中控機和程控臺將無法控制設備。現地控制箱可用于設備的調試和檢修，避免造成意外人身或機械事故。

1.2 全實時數字錄像監控系統

監控主機布置在A3膠帶機配電室錄影監控系統計算機操作臺上，由一臺8路監控主機（全實時硬盤錄像系統），21"大屏幕監視器和8套全方位前端設備（攝像機、解碼器、云臺、防護罩等）組成。由于系統監控和視頻監視系統都接在計算機網絡上，所以1#配電室內中央控制室也可調硬盤錄像機畫面進行監控，掌握現場畫面實況，方便調度管理。

監控主機采用DVtech公司沸點Ⅲ系列工控機型全實時視音頻硬盤錄像系統，該系統是集硬盤錄像、矩陣切換、云臺鏡頭控制、報警設防、撤防控制、移動偵測、網絡傳輸為一體的全功能硬盤錄像系統，采用工業計算機（IPC）結構，以一卡兩路的MPEG-Ⅰ視音頻同步壓縮卡對圖像和聲音同步壓縮并打包為一個完整的.MPG文件，系統最大容量可達16路，所有通道的視頻圖像（25幀/秒）實時顯示、實時記錄。

2 PLC控制系統應用中存在問題

2.1 由于長膠輸送線采用變頻啟動柜啟動運行，部分視頻監控系統線路雖然采用了屏蔽電纜，但在經過變頻啟動柜時，未采取其他抗干擾措施，該線路仍然受到嚴重干擾，造成畫面卡頓，無法實時傳輸。

2.2 在長膠輸送膠帶機洞內，受山體滲水影響，長距離膠帶機的拉繩事故開關的控制器主板極其容易受潮，出現頻繁故障報警。在實際運行過程中，從成本上考慮，在嚴重受潮部位，加裝傳統的氣密式組合開關，作為安全事故開關。

2.3 整個PLC控制系統在2008年投入使用，其工控機運行系統為windows2000，后續使用過程中沒有升級系統和更新，系統運行緩慢，偶爾還出現死機現象。

2.4 印把子加工系統的粗碎車間位于錦屏工地主干道交通洞內，配電室的電器設備受到破碎設備生產的粉塵和交通洞內汽車尾氣灰塵雙重影響，容易發生故障，故對于洞內布置且通風條件不好的配電室防塵密封工作一定要做好，必要時建議采用集裝箱式封閉配電室，只預留相關接口在室外。

3 結束語

印把子溝砂石系統的PLC控制系統已運行六年，整個PLC控制系統運行穩定，其安全性和可靠性都得到了良好的驗證。PLC控制系統涵蓋了整個加工系統所有設備，對提高印把子溝砂石系統的生產能力，控制質量和成本控制起到了積極的推動作用。隨著計算機和無線網絡技術的發展，PLC控制系統也將不斷進步，不斷朝著更穩定、更方便、更自動化、更經濟的方向發展。未來的砂石加工控制系統將會被無線通信模式代替現有有線電纜，更加有利于設備安裝，節約成本。