模擬量濾波技術在橋式抓斗卸船機稱重系統上的應用

連俊

摘 ?要：大型煤炭及鐵礦石散貨碼頭橋式抓斗卸船機均采用自動化交流變頻調速控制系統，對橋式抓斗卸船機自動化控制系統采集模擬量數據的穩定性、高效性和可靠性提出了較高的要求，文章針對橋式抓斗卸船機卸船作業環境的特點，介紹采用模擬量濾波技術，實現在電磁干擾強的作業環境下，由于瞬時電磁干擾給模擬量采集造成的擾動，消除模擬量采樣值誤差，滿足橋式抓斗卸船機自動化控制系統對穩定性、高效性和可靠性的要求，自運行以來，工作穩定，故障率低，滿足大型散貨船靠泊裝卸船作業需求，取得了顯著的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：S7-400H PLC;模擬量濾波;稱重;橋式抓斗卸船機自動化控制

中圖分類號：U653.92 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）24-0153-02

Abstract： The bridge-type grab ship unloader of large coal and iron ore bulk cargo terminal adopts automatic AC frequency-conversion and speed-regulation control system， which has posed higher requirements for the stability， efficiency and reliability of analog data collected by the automatic control system of bridge-type grab ship unloader. According to the characteristics of ship unloading environment of bridge-type grab ship unloader， this paper introduces the use of analog filtering technology to realize in the working environment with strong electromagnetic interference. Due to the disturbance caused by instantaneous electromagnetic interference to analog acquisition， the error of analog sampling value is eliminated， and the requirements of stability， efficiency and reliability of the automatic control system of bridge-type grab ship unloader are satisfied. Since the operation， the work is stable and the failure rate is low， which meets the needs of berthing， loading and unloading operations of large bulk carriers， and remarkable economic and social benefits have been achieved.

Keywords： S7-400H PLC; analog filter; weighing; automatic control of bridge-type grab ship unloader

1 概述

湄洲灣港東吳港區東吳作業區東1#、東2#泊位為大型散貨碼頭，裝卸船生產為不間斷運行，橋式抓斗卸船機在抓斗進入船艙抓料作業時起升/開閉機構稱重系統經常出現過載誤報警，導致橋式抓斗卸船機起升/開閉機構突然停機情況，影響卸船效率。分析發現，卸船機起升/開閉機構稱重傳感器采用4～20毫安模擬量輸出，該模擬量采樣值受到電磁瞬時干擾，產生較大的擾動，采樣值經SIMATIC S7 400 PLC A/D轉換后，反映在PLC程序中的工程量值誤差較大，引起了起升/開閉機構稱重系統過載誤報警停機情況，通過在PLC程序中采用模擬量濾波技術，以降低因卸船機作業瞬時干擾引起模擬量輸出值變化。

2 模擬量濾波技術

模擬量濾波技術算法程序，即對稱重傳感器模擬量采樣工程值進行均值平分處理，在橋式抓斗卸船機自動化控制系統程序中編程實現該功能。首先，在橋式抓斗卸船機PLC程序中新建稱重采樣工程量濾波處理子程序FC94 Processed value，將橋式抓斗卸船機起升/開閉機構稱重傳感器最近3次稱重采樣工程量值數據保持在3個全局地址區域，每個掃描周期進行更新以確保是最新的3個數值，再將3個數值相加求平均值以降低因卸船機作業時其瞬時干擾變化引起數值較大波動。其次，在FC93 Analog AI measuring主程序中，調用FC94子程序對起升/開閉機構稱重采樣工程量值進行數字濾波處理。

3 模擬量采樣值

起升/開閉機構稱重傳感器傳送給PLC的4～20毫安模擬量經過A/D轉換，將轉換后的工程量存儲在DB5.DB32/DB5.DB36數據塊中，再賦值存儲在MD2004/MD2024中，稱重傳感器量程標定抓斗重量值見表1。

4 濾波處理子程序

在FC94 Processed value濾波處理子程序中，將最近3次稱重采樣工程量值數據保持在3個全局地址區域，每個掃描周期進行更新以確保是最新的3個數值，再將3個數值相加求平均值。濾波處理子程序變量聲明見表2，FC94 Processed value濾波處理子程序流程圖及梯形圖見圖1、2。

5 主程序

在FC93 Analog AI measuring主程序中，調用FC94 Processed value 子程序對起升/開閉機構稱重采樣工程量值進行濾波處理，將處理后的值，存儲在MD2020/MD2040中，再賦值給DB5.DB32/DB5.DB36，使得起升/開閉機構稱重值為最新的3個數值的平均值。FC93 Analog AI measuring主程序梯形圖見圖3。

6 結束語

橋式抓斗卸船機起升/開閉機構稱重系統在采用模擬量濾波技術后，在卸船生產作業過程，起升/開閉機構稱重數值受電磁瞬時干擾幅度降低，不再出現超載誤報警情況，SIMATIC HIM人機界面顯示的抓斗重量值穩定可靠，故障率降低，滿足大型散貨船靠泊作業需求，為企業帶來良好經濟效益。

參考文獻：

[1]姜建芳.西門子S7-300/400 PLC工程應用技術[M].北京：機械工業出版社，2012.

[2]趙煥章.橋式抓斗卸船機動態稱重系統的研發[J].起重運輸機械，2011（S1）：26-30.