淺析堆取料機的自動化系統設計

遇廣宇+李品+白冰

摘 要：隨著科學技術不斷發展，機電設備越來越復雜，自動化系統在控制機械設備及整個生產過程中起著重要的作用，企業對整個生產系統的管理與維修也越來越重視。怎樣使設備的管理與維護更加簡單高效，本文從堆取料機自動化設計的角度提出了自己的觀點及發案。

關鍵詞：自動化系統； PLC； AS-I總線；診斷信息

1.概述

企業使用設備的目的主要有幾點原因，危險區域使用，保障人員安全，縮短生產周期，增加生產效率，降低生產過程中的成本等。大部分企業是為了提高生產效率，那么怎樣能提高設備的生產效率，降低其管理及使用成本，除了加強平時人為對設備的科學管理和維護外，設備自身的自動化系統也應給出一些議價，報告“自己”的使用情況，提示使用者設備異常情況，給出相應的處理意見。下面就自動化系統在堆取料機上的應用做進一步探討。

2.現狀分析

隨著總線技術的發展，在堆取料機控制系統中現場總線已經取代了大部分原始硬接線通信方式，它具有節省硬件數量與投資、節省安裝費用、提高了系統的準確性與可靠性等特點，深受廣大用戶青睞。用于堆取料機控制系統中分布式I/O、變頻器、人機界面及編碼器的通訊連接，用以實現I/O的遠程擴展、變頻器的啟停及速度給定、堆取料機的回轉角度及行走位移的數據采集等基本應用。這對于操作者來說只感受到了設備帶來的一部分便利，但對于維修維護人員來講這樣的設備仍不太便捷，自動化系統并沒有將所有功能發揮的淋漓盡致。可以這樣理解硬件很強大，但內部程序的短板導致設備無法將硬件的功能發揮出來。大多數堆取料機的設計緊緊擁有基本功能，而沒有具備設備異常的預判、故障診斷分析等功能。針對此種情況，堆取料機的自動化系統設計的改進和完善勢在必行。

3.設計發案

下面以西門子公司的PLC 300 /400 舉例，設計堆取料機控制系統診斷功能

3.1變頻器DP通訊的應用（以下用舉例ATV71說 明）

3.2 PLC的SFC51功能塊的應用

在OB1程序中調用SFC51 功能塊，它能讀取到PLC的實時運行狀態，一旦發生緊急故障停機，控制器會把這些數據進行整理分析，將診斷分析結果通過HMI跟操作員和維護人員進行人機交流，使用戶能夠實時了解PLC的運行狀態，給設備管理和維護帶來便利。

3.3 編碼器的速度反饋值的應用

側式取料機在升降刮板時，應用編碼器記錄其升降角度，再將采集的數據進行比較參與刮板升降控制，還可以根據采集的數據變化速度來大致檢測升降速度，因電機轉速一定減速機速比一定，則能測得正常的升降速度的范圍值，從而可以用其反饋值對刮板升降系統做故障判定，也就是說當實際測量速度大于或小于正常值時，刮板升降將停止運行并在HMI顯示相應故障診斷信息。

3.4 AS-I總線安全系統的應用

AS-I （ actuator-sensor-interface）接口是整個工業通訊網絡中最底層、最低級的總線。直接與現場的傳感器和執行器等連接，它只負責簡單的數據采集與傳輸。安全系統是一個基于AS-I系統之上的通訊網絡，是用來制止不安全運行的監視系統，控制器會在安全系統中不斷發送根據指定算法連續變化的具體報文，如果報文信息沒有正確到達，安全監視器通過它的2個通道切斷系統。

安全監視器（帶有OSSD安全繼電器）評估由AS-I網絡發送的全部數據，它檢查安全節點發送的數據，并將它和預期的4位碼比較。如果編碼一致OSSD就會被打開，設備報警停止運行。

安全監視器的診斷能力還可以分析出故障停機條件的源頭，可以準確的指出發生故障的位置，可以自行判斷出問題的故障類型，還可將這些診斷信息上傳給PLC及HMI。 通過設備自身的診斷信息，幫助使用者提前對設備的異常部分進行處理，防止問題擴大，幫助使用者對故障點的排擦更為準確，減少了搶修的時間。

4.結束語

自動化系統不但要保證設備運行的安全穩定，還要為后期管理維護提供便利，通過完善現有程序及對控制系統的優化，從而使堆取料機控制系統具有更高的安全性、自診斷能力，使得管理者能夠從容應對設備故障，減少了突發事故的發生。隨著時代的進步科技的發展，需要我們做的還有很多。

參考文獻：

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