談PLC在自動化運輸系統中的作用

鄭小利

摘 要：可編程控制器技術性能高，抗干擾能力強，輸人輸出狀態顯示，硬件線路大大簡化，這給使用和維護都帶來很大方便。隨著科學技術的發展和設備檔次的提高，用PLC控制系統改造舊設備，將會取得更大的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：可編程控制器（PLC）；變頻器；運輸機

1 前言

信息化、自動化技術在港口的應用，是建設現代化港口的重要內容，也是衡量港口科技進步和現代化水平的重要標志。本文主要就可編程控制器（PLC）和變頻器在自動化運輸系統中的應用情況。對系統的主要控制功能及實現方法做了分析研究，本文是個人的一些見解，可供同行參考借鑒。

2 運輸機系統及其工藝控制過程分析

系統由四級皮帶運輸機構成，B1、B2、B3、 B4為膠帶運輸機，L1、 L2為氣動料倉料斗，Y為車船壓力傳感器。系統的工藝控制過程如下：一是確定工藝過程及料倉號（工藝1： B1→B2→B3→B4→堆場；工藝2： B1→B2→B3→裝車（船）；工藝3：同時堆料、裝車〔船），即氣動閘門半開）。二是B1起動前，鳴起動信號，起動完成信號停。三是先起動最末一臺輸送機，延時5s，再依次起動B3→B2→B1，，然后打開閘門L1或（和）L2。四是停止時先停L1或（和）L2。延時4s，再依次停B1→B2→B3→B4。五是當某輸送機發生故障時，該機及其前愉送機立即停止，而其后輸送機待料運完再停。六是車、船裝滿時，壓力傳感器動作，使輸送機及料斗停止運作。

3 PLC控制系統的硬件設計分析

輸入：直流或交流輸入，采用光電藕合電路進行電路隔離。

輸出：繼電器輸出，具R--C吸收電路，抗干擾能力和帶負載能力較強。

單板機：即CPU板，對整個可編程控制器的工作進行控制。它一方面對系統進行管理，如自診斷、查錯、信息傳送時針、計數刷新等；另一方面，根據用戶程序執行輸入輸出操作、程序解釋執行操作等。

編程器：采用手持編程器，可對運行狀態進行監控，修改運行數據等。

4 PLC控制系統的I/O分配分析

PLC的I/O端口。輸入端口包括運行控制信號、運行方式選擇、工藝流程選擇、物料檢測和安全保護信號。其中，X10為轉換開關，可實現手動控制，便于系統調試和檢修。在控制每臺運輸機的接觸器線圈回路上，并聯一個起動按紐，串聯一個停止按紐，可實現就地控制，單獨調試每臺電機。輸出端口包括信號指令、變頻器控制信號、電機拖動信號及音響報警信號。主電路四臺電機通過接觸器由一臺變頻器控制。變頻器設置了0.2 v， 0.5 v， v三種速度。若L1或L2中均無料（（X11， X12=0），延時30s，變頻器速度設定端X2接通（（Y6=1），對應速度為0.5 v；若L1或L2中有料，變頻器設定端X3接通（（Y7=1），對應速度為v；檢修時X25=1，變頻器速度設定端X1接通（Y5=1），對應速度為0.2 v。為提高設備的可維護性，在自動運輸機上設置了較全的信號和音響系統，對易損器件及電路設置了自診斷環節。

5 皮帶運輸監控系統分析

5.1 系統的主要功能

一是每臺設備機頭旁均設有就地操作控制箱，上有工作方式轉換開關及就地起停鈕；所有膠帶機上的給煤點均設置堆煤保護和縱向撕裂保護，以防止膠帶機事故的擴大化；所有膠帶機均設有兩極跑偏開關，每隔約50米設置一對跑偏開關，一級跑偏用于故障報警，二級跑偏用于故障停車；所有膠帶運輸機，均設拉線開關，用于緊急情況下的停車，急停拉線開關的安裝間距均確定按50米進行配置，并可擴展下皮帶的跑偏保護，以保證設備和人身安全；擴音電話采用新型的選撥電話系統，安裝間距確定按200米進行配置；二是水平膠帶機的拉緊裝置為液壓調節方式，開誠提供一套膠帶機的松帶檢測傳感器，由PLC控制完成膠帶機的張力自動調節功能； 在皮帶機頭設置堆料傳感器，防止皮帶的堆料事故的發生；在皮帶機設置皮帶速度傳感器，以檢測皮帶的超速及打滑事故的發生；在皮帶廊道設置煙霧傳感器，以檢測皮帶廊道的煙霧濃度防止火災事故的發生；在皮帶機的主滾筒設置溫度傳感器，隨時檢測滾筒的溫度，并配備自動撒水裝置，在滾筒超溫時實現自動撒水并對主滾筒進行降溫； 膠帶運輸機每隔約100米設起動預警裝置，設備啟動前發出預警信號，提示有關人員應立即遠離設備；電機的電流實時監測功能可發現一些機械設備的潛在故障隱患；運行中對電機的電流進行實時監測分析，當發生電流超限或突變時報警，嚴重時停機。實現對給料機與皮帶的閉鎖，實現與以前皮帶的閉鎖功能，具有自動、手動、檢修等控制方式；三是在軟件與硬件上開發了先進的矩陣控制功能，節省主電纜的開支；自控系統在性能上具有良好的抗濕熱性、抗干擾性，在結構上滿足在港口條件能夠迅速檢修或更換元器件，根據港口的現場環境，控制箱采用不銹鋼結構，其他采用防腐措施；可根據膠帶機系統的故障性質，進行緊急停機、順序停機或發出報警聲光信號；在集中操作臺上能集中顯示膠帶機的工作狀態、故障類型、故障地點；軟啟動器或變頻器納入監控；多種操作方式。控制方式有：集中聯動、集中手動、就地聯動、就地手動、禁起等方式，使系統操作靈活、可靠。在集中方式，所有設備由集控室操作員通過上位機操作；多種流程選擇。在聯動方式下，可根據工藝選擇運輸流程， 膠帶啟動按順料流方向，并根據膠帶速度、長度延時開車，以減少運行時間；重載啟動時，按逆料流方向啟動；系統停止或無料時延時自動停車；四是完善的信息處理功能，報警信息、運行參數、操作記錄等信息自動形成標準格式的數據庫文件，并在硬盤長期保存，供信息系統調用；實現系統集中監控，生產數據微機化管理：（1）界面直觀友好，操作簡便，功能齊全。有形象逼真的動態畫面和全中文顯示，還具有實時報警監視、安全確認機制和數據記錄功能。對操作員素質無特殊要求，培訓簡單；（2）對報警信息和重要運行參數在硬盤記錄，數據表格和曲線可隨時調出；（3）生產數據存入計算機硬盤，可由管理信息系統按需調用。

5.2 可實現自動化控制系統與生產管理系統數據共享

計算機管理工作站設信息管理系統，決策者通過管理工作站可根據各自權限遠程訪問監控上位機，得到現場生產數據報表、設備管理信息和生產統計分析。

5.3 具有故障自診斷功能

一是網絡故障自診斷。當網絡由于發生斷線、干擾等傳輸問題時， 網絡會自動偵測到，并發出報警；二是 PLC故障自診斷。PLC的掃描器和適配器發生故障時，系統會通過網絡的通訊情況判斷故障，并發出報警；PLC的I/O模塊發生故障時，CPU會通過I/O模塊的狀態位偵測到故障及故障內容，系統會發出報警；三是傳感器和信號線故障診斷。模擬量的傳感器或信號線發生斷線故障時，PLC通過測量值判斷故障并發出報警。

5.4 維護方便

一是I/O模塊采用可拆卸端子排，出現故障時，集控室發出聲光報警，可在幾分鐘之內即可更換完畢；二是系統擴展方便，增加新設備或上后期工程，可以方便地加入節點，并可通過網絡在線修改程序；三是系統具有自診斷功能，能及時報告故障時間、位置、類型等信息，更便于維護。

6 結語

企業皮帶運輸設備大多采用接觸器一繼電器控制。其缺點是聯動關系繁雜，維修困難，故障率高，常影響生產，而可編程控制器（（PLC）可靠性高，抗干擾能力強，控制靈活，允許控制對象和控制方法具有廣泛的自由性。為此，采用PLC、變頻器和單板機技術，大大提高了設備的先進性和實用性。

參考文獻：

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[2] 鄒金慧，黃宋魏楊，曉洪.可編程序控制器（PLC）原理及應用[J].昆明：云南科技出版社，2000.