ControlLogix系統在錦州港續建筒倉工程中的應用

◎ 劉慶輝

（錦州港股份有限公司，遼寧 錦州 121000）

近十幾年來，羅克韋爾自動化公司的自動化產品在國內得到了廣泛的應用，特別是其順序控制產品，從PLC-3到ControlLogix系統已經應用到全國各行業的實際生產中。

錦州港筒倉續建工程二組倉和三組倉工程中采用了羅克韋爾自動化的ControlLogix系統針對原有的控制系統進行了改造，并增加了新建的筒倉控制系統，使原有筒倉和新建筒倉的設備在ControlLogix控制平臺下進行統一控制[1]。

1　項目介紹

錦州港散糧筒倉于2006年開始投入運行，主要用作糧食中轉，每年周轉糧食達120萬t。但隨著國內經濟的日益發展，該項目逐漸不能滿足現在的需要，所以錦州港決定在原有筒倉的基礎上進行二、三組倉續建工程。

第一組倉控制系統采用冗余的ControlNet網絡連接計算機、PLC主機、從站和I/O站點，以保證數據傳輸的可靠性和實時性。而有一些設備如卸料小車、裝船機與本系統通信量較少且有自己獨立的控制系統，在系統框架上增加兩塊DH+/RIO模塊組建了DH+通訊網絡；電子秤為西門子的控制系統，通過增加通訊轉換模塊并通過profibus實現了與本系統的通訊（見圖1）。

此項目在原有31個倉的基礎上再增加了62個筒倉，全部新老系統I/O點數達到6 000點。新增加筒倉的控制系統與第一組筒倉一樣，采用了ControlLogix系統I/O模塊，并由原系統的1756-L62的處理器對所有I/O進行控制。控制網絡結構圖如圖1所示。

圖1　控制網絡結構圖

2　硬件系統

2.1　控制網絡

新建系統采用冗余的ControlNet網絡連接PLC主機、從站和I/O站點，以保證數據傳輸的可靠性和實時性。新建系統的第二組倉的I/O模塊及倉頂箱式配電中心通過同軸電纜連接到2號站主站。新建系統的第三組倉的I/O模塊及倉頂箱式配電中心通過的同軸電纜連接到3號站。新建系統同樣采用A、B兩根通訊線為系統提供了冗余度，提高了系統的可靠性，在一根通訊線出現故障的情況下可自動切換到另一根，正常情況下，總是只有1根處于工作狀態。從主站到中央控制室服務器采用光纖通信，提高了抗干擾性能。

在工業控制中，工業以太網常用于上位程序的監控，對生產工藝過程進行監控和給予操作指導，以及將工廠級的數據傳入或傳出到更高級別的MIS管理信息系統或MES生產執行系統，完成批量數據的存儲、分類、管理及優化等功能。本系統中上位監控的服務器和客戶端之間以及控制系統與管理信息系統之間的通訊是通過工業以太網來完成的（如圖1）。新建二、三組倉管理信息系統在原有框架上增加了二、三組倉的數據采集及相對應的各項功能，并對原有系統的一些功能進行了刪減和修改。

2.2　傳感器

為保障設備正常運行及故障信號能夠及時準確地傳遞到控制系統，對不同的設備設置了不同的傳感器信號。

（1）皮帶機采用了堵料，失速，一、二級跑偏，拉線，液力偶合器，張緊，防撕裂等傳感器信號，其中二級跑偏、拉線等信號采用硬接線方式接入配電回路并傳入控制系統，當發生以上故障時可保證從硬件系統的停機，保證了系統的安全性。而如堵料、失速、一級跑偏等可根據現場情況在緊急時可屏蔽，增加了系統的靈活性。

（2）針對不同閘閥門設置不同的傳感器信號。普通的閘門、閥門、翻板只設置了2個傳感器信號，即開到位、關到位或左極限、右極限；兩面雙開的閘閥門則設置了4個傳感器信號，即左路開、關極限和右路開、關極限；倉下放流閘門除了采用開關極限外，還采用了一個記數的脈沖傳感器，用來調節放糧時閘門的開度。

（3）續建工程二、三組倉采用了新式的犁式卸料器皮帶機，犁式卸料器采用了犁刀上、下限位、犁平臺上、下限位，保證犁式卸料器工作狀態的準確性。

2.3　上位機系統

上位機監控系統包括工控機、液晶顯示器、激光打印機等。本次二、三期系統增容工程未對上位機系統進行更新，仍舊利用原系統設置的兩臺RSVIEW SE服務器，安裝RSVIEW SE SERVER 100 W/RSLINX ENTERPRISE軟件，冗余配置，互為后備。信息管理系統服務器上安裝RSSQL STANDARD VERSION軟件，用于與管理系統交換數據（如圖1）。只是在上位機監控軟件RSViewSE增加了二、三組筒倉相對應的監控畫面及流程選擇等功能。

3　軟件系統

3.1　功能組成

軟件編制過程中，采用了與ControlLogix系統配套的RSLogix 5000系列編程環境。上位機監控軟件仍舊采用了原一組筒倉使用的RSViewSE作為開發和運行平臺，要用它來完成通訊接口和驅動程序的配置、數據庫的建立、畫面的制作、動畫的連接，運行過程的監控。它采用簡潔、明晰、直觀的動態圖形來表示各設備的狀態，并詳細記錄設備的運行狀態、故障信息等。二、三組倉的上位機畫面在原先的基礎上進行了修改和增加，修改完成后主要分為以下6個；①總工藝畫面：為設備運轉狀態的整體監控畫面，分為一組倉和二、三組倉兩個畫面。②流程選擇畫面：按新建筒倉與原筒倉分為兩組，分別包括火車進倉、汽車進倉、出倉裝車、出倉裝船、火車到船、汽車到船、火車到汽車及倒倉7類進行流程選擇的畫面。③流程監控畫面：為設備運轉狀態監控畫面，提供設備狀態及手動連鎖控制。細分為7類流程的監控畫面、小區域設備監控畫面、復合流程的監控畫面。④流程狀態表：顯示全部流程當前狀態和流程所屬設備的手/自動狀態。⑤設備工作電流顯示畫面：顯示設備電機電流。⑥報警提示匯總畫面：為記載設備報警提示信息匯總的畫面。

新增系統操作方式分為就地和遠程兩種，其中就地又分為機旁和MCC手動，正常工作時遠程又分為連鎖手動和自動，而只有遠程方式才是操作員在中央控制室可以操作的方式。

新增設備狀態為運行、停止（閘閥門類設備為開到位、關到位，犁式卸料器為犁刀和平臺升、降到位）、故障，綠色代表設備運行,灰色代表設備未運行（或運行信號沒來），紅黃閃爍代表設備存在故障報警且設備未在運行,紅綠閃爍代表設備處于故障運行狀態。

3.2　控制功能實現

在散糧筒倉的工藝流程中，所有的控制動作以流程的方式體現，所以根據工藝的控制的需要，將流程控制分為流程選擇中、流程選中、流程啟動中、流程運行、流程停止中、流程故障、流程等待再啟動以及流程轉換中等幾種狀態。根據這幾個主要功能部分，針對每個大型設備分為啟動、運行、停止、故障處理等幾個控制部分，每個設備的各個功能由上下游關聯設備進行啟動、運行、停止、故障處理的控制。

從流程選擇開始，針對該條流程的狀態進行跟蹤，包括流程中各個設備的狀態、閘閥到位情況、除塵器運行情況等，并向大型設備發出流程啟動和停止信號。操作員選定流程后，PLC在接收到啟動命令時，自動地按逆糧流順序啟動流程中設備，即處于最下游的設備最先啟動，之后依次啟動。設備的啟動時間間隔大于設備的啟動時間，以避免兩臺大功率電機同時啟動時對電網造成沖擊。

當流程運行中，流程中的某臺設備出現故障時，按照設備連鎖關系，故障設備下游的設備繼續運行以清空物料，上游設備立即停機，以避免堵料。該流程中的全部設備停止或已停止設備的再啟動，均須由操作員發出指令操作。作業結束時，PLC接收到停止命令后，控制流程中的設備按順糧流方向停機，即先關閉出糧閘門，上游設備先停機，之后下游設備依次停止。

二、三組倉倉頂新增的犁式卸料器，在控制方式上充分考慮了其自身特點。在流程選擇時被選擇的倉前面所有的犁刀應該都在正常狀態，如果犁刀和犁平臺在工作狀態，程序將自動給犁刀和犁平臺復位信號，待所有犁刀和犁平臺都處于原始非工作狀態再啟動流程，保證糧流的準確性。如果在運行過程中，正在入糧的倉前面的犁刀和犁平臺出現故障，則整個流程停止，防止因犁刀和犁平臺的狀態錯誤而導致入錯倉。

由于物料在輸送過程中會產生大量的粉塵，為防止粉塵引發安全事故，在大型設備的兩兩連接處安裝了除塵設備。要求在流程啟動前5 min啟動除塵設備，流程設備停止后除塵設備接著運行5 min后再停止。

4　結語

ControlLogix系統作為高性能的運行及集成平臺，其模塊化的結構滿足了不同應用環境的要求運行，同時也為系統擴展及后續升級提供了保證。本次錦州港續建筒倉控制系統的升級、擴展充分體現了其靈活性、方便性。