多倉位儲料倉機位智能選擇改造

李永宏，孫曉華，殷學宇，亓冬，吳廣宏（山東魯碧建材有限公司，山東 濟南 271103）

1 儲料倉人工操作弊端

我公司一條石灰石破碎生產線，經兩級篩選后，其篩下物料進一步進行閉環細破，細石成品根據物料的不同，分別送入5只儲料倉。5只儲料倉一字排列，來料先經過三通，進入中間儲料倉（#6倉）或經移動小車拖動的可逆皮帶，分別將來料送入兩側的4只儲料倉。其布局示意圖見圖1（Wincc畫面部分截取，左西右東）。

圖1 儲料倉布局示意圖

其中，行走小車作為物料配送工具，其傳統的控制方式往往是人工操作：（1）人工現場利用行走小車的正轉或反轉將可逆皮帶移動至合適位置，并通知中控室可以開機，物料入幾號庫；（2）由現場人員指揮，中控室單機操作，將行走小車移動至合適位置（即使每個倉都安裝有位置開關，一旦行走小車不在可檢測位置，中控室將無所適從）。人工操作的弊端主要有：（1）人工操作時需反復確認；（2）容易失誤；（3）極大影響了工作效率；（4）增加勞動量等。

2 控制方案與實施

我們經過摸索、現場測量、分析后，決定對該局部區域的三通、可逆皮帶、行走小車、倉位選擇進行硬件和控制程序的系統改造，以達到無論系統設備開、停機，可任由中控室方便、精準的選擇物料所入倉位，且不影響設備的連續運轉?，F場實際設備的使用說明和位置定位如下：

當選擇#6倉（中間倉，其它倉位自動脫選）時，三通自動選向（三通自帶兩只位置開關，分別指示物料走向），物料經三通直接入#6庫，可逆皮帶和行走小車不動作；當選擇其它任一倉位時（只能選擇一個倉位，其它倉位自動脫選），三通自動選向，物料經三通和可逆皮帶入所選倉位。當可逆皮帶西機頭（左）在西極限位時，其東機頭在#6和#7倉位之間，當可逆皮帶西機頭（左）在#4倉位時，其東機頭在#7和#8倉位之間，當可逆皮帶西機頭在#5倉位時，其東機頭在#8倉位東；當可逆皮帶東機頭（右）在東極限位時，其西機頭在#5和#6倉位之間，當可逆皮帶東機頭（右）在#8倉位時，其西機頭在#4和#5倉位之間，當可逆皮帶東機頭在#7倉位時，其西機頭在#4倉位西。

根據需要，分別在#4、#5、#7、#8倉位合適位置加裝非接觸位置開關，作為倉位入料口精準定位用；在#4倉西側和#8倉東側的極限位置也安裝非接觸位置開關，作為防止行走小車越位保護用；信號全部引入PLC，將兩端極限越位保護同時串聯進行走小車的正、反轉控制回路，現場安裝可逆皮帶機頭位置指示燈作為現場人員巡檢的輔助；行走小車電機安裝停電抱閘設備，以實現機頭精準定位。

3 控制功能的實現

3.1 皮帶機頭的位置分割，初始啟動命令的實現

為實現中控室方便、精準的選擇倉位，同時保證設備運行安全可靠，我們將可逆皮帶兩個機頭的位置，在控制程序中分別進行了切割，每個機頭6個位置，以西機頭為例，分別為：西極限位、#4倉位西、#4倉位、#4和#5倉之間、#5倉位、#5倉位東（東機頭略）。之所以如此細分，主要是考慮當設備檢修時或有其它不可預知原因造成可逆皮帶的兩個機頭大概率都不在位置開關的位置，程序無法判斷設備所處位置。設備開機前，程序中設置一初始啟動命令（M10.0），任意選擇其中一個倉位（#6倉除外），程序自主選擇移動一下行走小車，任意位置開關一旦有反饋信號，結合小車的運轉方向，程序可瞬間鎖定可逆皮帶兩機頭位置，并自動將皮帶移動至所選倉位，同時鎖定三通的位置選擇和可逆皮帶的轉向。部分控制程序示意圖見圖 2，圖中“（P）”指令（M7.0～M7.4）作為倉位選擇命令的上升沿檢測，一旦檢測到新的倉位選擇命令時，置位M1.1，使能M1.2（只進#6倉選擇），三通走料位置即時改至只進#6倉，可逆皮帶停止運轉（可逆皮帶的控制在另外控制程序中）；當小車行走至倉位選擇位置時，小車停止，其抱閘裝置使能?？赡嫫Ц鶕x倉位，自動選擇正反轉開機，其正、反轉信號I0.0或I0.1經上升沿M7.5，復位M1.1和M1.2，三通根據需要自動選擇走料位置（三通的控制在另外控制程序中）；M1.0作為前信號流的信號檢測，一旦有信號，便經脈沖時間繼電器T1產生一個500ms脈沖（M10.0），作用在行走小車正、反轉運行條件中作為小車初始啟動命令。

圖2 部分控制程序示意圖

3.2 皮帶機頭位置的智能判斷

（1）當機頭正好處在位置開關上方時，程序處理相對簡單，程序見圖3，圖中I2.0是西機頭極限位置信號，M2.0是東機頭在#6、#7倉之間的位置判斷，實際中，當M2.0為真值時，即使西機頭未到西極限位置，可逆皮帶已在不可用位置，小車已無繼續西行必要，也可防止小車繼續西行的撞擊風險；圖中I2.1作為西機頭#4倉到位信號的唯一條件（程序也對東機頭位置同時做出判斷），可確保倉位的精準選擇。

圖3 機頭正好處在位置開關上方時的程序示意圖

（2）當機頭位置處在兩倉間或位置開關某一側時，可逆皮帶另一側機頭被定位在所選倉位，機頭的位置是根據行走小車在運行過程中各位置開關的信號反饋及小車的正、反轉（運行方向）來判斷。其位置開關的反饋信號只有所選倉位的信號為常開信號，其余位置開關的信號在實際運行中均為脈沖信號。利用位置開關的信號反饋，其機頭位置判斷程序作如下處理，就把可逆皮帶的兩個機頭精準鎖定，為下一次倉位的選擇，提供依據，自動判斷小車應該正轉還是反轉，程序見圖4。作為西機頭在#4、#5倉之間的位置判斷（M2.3），圖中M5.0的置位部分分為三路：①I0.2小車正轉運行信號（東行為正轉，下同）和I2.1（#4倉位置開關信號）相串聯經延時繼電器T2（躲過西機頭經過#4和#5倉位置開關時對M5.0的復位），串聯#4和#5倉位置開關常閉信號（I2.1和I2.2），置位M5.0和M2.3；②I0.3小車反轉運行信號（西行為反轉，下同）和I2.2（#5倉位置開關信號）串聯，同條件1置位M5.0；③ I2.4（#8倉位置開關信號）和M10.1（小車正、反轉運行信號經延時斷開繼電器1S）串聯（當東機頭在#8倉時，西機頭恰好在#4、#5倉之間），同條件1置位M5.0；M5.0的復位部分先將西機頭不在#4和#5倉之間的已知條件并聯，再和M10.1串聯（作用見上文說明，防止小車在不運行時，因其他原因對該位置的錯誤復位），實現西機頭不在該位置的復位。其它機頭位置的判斷與此程序相類似。

圖4 機頭不在位置開關上方時的位置判定部分程序示意

（3）同時，兩個皮帶機頭的位置在Wincc畫面中顯示，作為參考，見圖5。

圖5 機頭位置的Wincc畫面顯示

4 行走小車正、反轉驅動條件及驅動

（1）根據可逆皮帶兩個機頭的位置條件，分別對選擇#4、#5，#7、#8庫行走小車正反轉的驅動條件進行編程，以#4、#5庫小車行走正向驅動條件為例，程序示意圖見圖6。圖中，當不選擇#6倉時（M0.4），常閉點閉合，與小車反轉運行常閉（I0.3）及東機頭東限位常閉（M4.0）串聯后，分為兩路，分別作用于#4、#5選擇的使能，僅以選擇#4倉為例介紹：第一路經I2.1常閉（西機頭不在#4倉位）、M2.3常閉（西機頭未在#4、#5倉之間，可正轉）、I2.2常閉（西機頭未在#5倉，可正轉）、M2.5常閉（西機頭未在#5、#6倉之間，可正轉）、#4倉選擇（M0.2），與M2.1（西極限位）、M2.4（#4倉西側位）、M10.0（初始啟動命令，見上文）、M6.0（#4、#5倉正向驅動條件的自保）的并聯條件相串聯，使能M6.0。

圖6 選擇#4、#5庫小車行走正向驅動條件程序示意圖

（2）四個驅動條件（M6.0（#4、#5倉正向驅動條件）、M6.1（#7、#8倉正向驅動條件）、M6.2（#4、#5倉反向驅動條件）、M6.3（#7、#8倉反向驅動條件）作為小車的正、反轉驅動條件，分別串聯可逆皮帶的正反轉運行常閉信號（I0.0、I0.1），行走小車只能在可逆皮帶停止時運行選倉，杜絕物料拋灑）使能行走小車正、反轉驅動Q0.0和Q0.1，見圖7。

圖7 行走小車正反轉驅動程序示意圖

5 結語

綜上，完成了中控室方便、精準選擇倉位的智能化的行走小車完整的控制程序。該系統改造后，自2018年使用以來，除了更換兩次小車的主回路接觸器，位置開關在檢修時被砸壞一次，正常使用至今，減輕了操作人員的勞動強度，極大提高了工作效率，杜絕了物料入錯倉情況的發生，取得了良好效果。