淺析翻車機控制系統改進

李果

摘 要：對翻車機原控制系統進行了改進，增加聯鎖保護邏輯、優化自動控制程序、控制系統硬件改造、現場儀表設備升級，降低了系統設備的故障率，降低設備運行風險，減少維護成本及維護工作量，從而提高設備運行效率。

關鍵詞：翻車機；控制系統；聯鎖保護；PLC

中圖分類號：TP273 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）29-0034-02

1 系統簡介

翻車機卸車系統是用于電廠、港口、冶金、煤炭、焦化等企業的大型自動卸車系統，可翻卸50t～70t鐵路敞車所裝載的散粒物料。該系統卸車作業能力大約為每小時22節重車。卸車系統為全線自動運行（除人工摘鉤），如需要可調整為單機自動運行或就地操作。該系統由翻車機、重調機及軌道裝置、空調機及軌道裝置、遷車臺、夾輪器、灑水除塵裝置、止擋器組成。翻車機控制系統為SIEMENS公司S7-300，上位軟件WINCC。

2 存在問題

自開車運行以來，本單位系統運行問題較多，前期無法實現自動翻車，后期在自動翻車過程中故障頻發，其中發生兩次較大事故，一次為翻車機在翻車過程中重車脫落，造成車體、翻車機壓梁等設備損壞，另一次在遷車臺發生兩臺空車相撞，造成車體、控制盤及配電間等設備設施損壞，類似故障對設備及人員安全造成極大威脅。

3 改進方案

為整改翻車機卸車系統翻車機自動翻車困難及翻車過程故障頻發的問題，從系統軟硬件四個方面進行改進：

3.1 增加聯鎖保護邏輯

原聯鎖保護邏輯設置簡略，僅對涉及人身安全方面進行設置，但對遷車、車輛調動等聯鎖邏輯設置不完善，由此發生較多重大事故，增加以下三個方面保護邏輯：（1）在遷車臺上加裝了一臺反射板型光電開關，光電開關與反射板分別位于鐵軌的兩側。增加空車檢測光電開關，并做了光電開關長時間被遮擋報警聯鎖，當遷車臺上空車放置時間超過3min，自動程序停止，實現了對空車自動監測的雙重保護，避免空車相撞事故。（2）將“遷車臺無車皮”條件中兩臺四計軸計數器串聯改為并聯，原邏輯中“遷車臺無車皮”成立條件為兩臺四計軸計數器均檢測車輪數量為零，改為任意一臺四計軸計數器檢測車輪數量為零，防止因一臺計數器故障引起兩車相撞事故。（3）增加翻車機編碼器脫軸故障報警，報警延時設為10s，避免翻車機無法獲取位置信息發生次生事故，同時設置延時保證自動卸車的正常運行，避免發生誤報影響卸車效率。

3.2 自動控制程序優化

自動翻車無法正常運行與原控制程序有直接關系，大大降低設備生產效率，從以下四個方面優化程序及操作，實現翻車機自動翻車：（1）優化空調機摘鉤邏輯：原邏輯中“空調機推車條件”與“推車摘鉤區”條件都是由編碼器位置決定的，原邏輯中兩個區域有一部分是重合的，因此當空調機行至摘鉤區摘鉤后，推車條件依然滿足，空調機依然推空車，導致空調機摘鉤后又撞鉤前行。現將編碼器重新分配區域，使“空調機推車條件”與“推車摘鉤區”無重合區域，避免空調機摘鉤后繼續前行。（2）控制程序中增加重調機、空調機編碼器行程換算邏輯，將編碼器的位數轉換為以“米”為單位的行程，并在WINCC中增加行程顯示，實現翻車機、重調機、空調機位置的動態畫面，使得工藝操作員可以在監控畫面中實時操盤，及時處理突發情況。（3）在WINCC中增加翻車機累計運行時間顯示，幫助操作人員判斷翻車機運行狀況，同時提醒設備維保人員及時進行強制保養工作，防止設備帶病運行。（4）完善WINCC中的實時趨勢和歷史趨勢記錄，趨勢記錄點包括：翻車機、重調機、空調機的編碼器行程，翻車機、重調機、空調機、遷車臺的電流以及四計軸計數，使得設備故障發生后可以迅速定位故障點，查找故障根本原因，盡快整改缺陷。

3.3 控制系統硬件改造

控制系統采用西門子S7-300，上位軟件WINCC，為保證系統運行正常，針對控制系統改進功能如下：（1）翻車機控制站加裝隔離模塊，由翻車機、重調機、空調機和遷車臺驅動柜來的電流信號經隔離模塊后引入PLC的AI卡，消除電氣大電流信號竄入，燒毀24V控制電源和AI卡件的隱患。（2）增加一臺工程師站，便于在線分析翻車機系統故障原因，縮短故障處理時間。（3）翻車機控制站加裝一臺24V控制電源和配套冗余模塊，原單電源供電改為雙電源供電，并且兩臺電源可無擾切換。

3.4 現場儀表升級

（1）針對編碼器聯軸器多次斷裂問題，更換新型編碼器聯軸器，采用金屬連接部件，避免設備應力損壞，至今無聯軸器斷裂故障。（2）翻車機液壓站加裝一臺壓力變送器，作為液壓站供油壓力指示。液壓站內原有兩臺就地壓力表，現將一臺就地壓力表拆下，在原位置安裝壓力變送器，組態后，在WINCC中顯示，幫助操作人員實時監測液壓站供油壓力，及早發現油壓異常，避免翻車機發生安全事故。

4 實施效果

實施翻車機控制程序、聯鎖保護邏輯、系統硬件、現場儀表各方面的完善優化后，翻車機運行正常，脫車、撞車等重大故障未再發生，控制系統及現場儀表故障率大大降低，改進方案提高了翻車機系統的穩定性和安全性，有效的降低了非計劃停車的風險，減少了事故隱患，保障了裝置的平穩運行。

參考文獻：

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