PLC控制技術(shù)在印把子溝砂石加工系統(tǒng)中的應(yīng)用

嚴(yán)洪浩　蔡智旭　楊軍華

摘 要：印把子溝砂石加工系統(tǒng)是錦屏一級水電站主要砂石骨料供應(yīng)加工系統(tǒng)，要保證大壩的混凝土澆筑，就要確保加工系統(tǒng)安全穩(wěn)定可靠，PLC控制技術(shù)的運(yùn)用使系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性都得到了提高，既使系統(tǒng)生產(chǎn)管理達(dá)到現(xiàn)代化的管理水平，加強(qiáng)了實(shí)時(shí)調(diào)度和監(jiān)控，降低了現(xiàn)場工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有利于更好地控制砂石料產(chǎn)品的質(zhì)量。文章介紹了印把子溝砂石加工系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能，為其他同類系統(tǒng)設(shè)計(jì)和改造提供借鑒。

關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng)；系統(tǒng)應(yīng)用；印把子溝砂石加工系統(tǒng)

錦屏一級電站位于四川省涼山彝族自治州鹽源縣和木里縣境內(nèi)，是雅礱江干流下游河段的控制性水庫梯級電站，印把子溝人工骨料生產(chǎn)系統(tǒng)主要承擔(dān)錦屏一級水電站大壩、水墊塘、二道壩及部分泄洪洞和錦屏二級閘壩約680萬m3混凝土所需的骨料供應(yīng)任務(wù)，共需生產(chǎn)成品骨料約1585.5萬t，其中粗骨料約1435萬t，細(xì)骨料約150.5萬t。

印把子溝砂石系統(tǒng)由粗碎車間、長膠轉(zhuǎn)料線、一篩車間（包含中細(xì)碎車間）、二篩車間（包括超細(xì)碎車間）、三篩車間（包括棒磨機(jī)車間、石粉回收車間）和成品輸送線（包括裝車平臺）組成。為了使系統(tǒng)安全穩(wěn)定可靠，印把子溝砂石系統(tǒng)采用PLC控制技術(shù)，PLC控制技術(shù)的運(yùn)用使系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性都得到了提高，既使系統(tǒng)生產(chǎn)管理達(dá)到現(xiàn)代化的管理水平，加強(qiáng)了實(shí)時(shí)調(diào)度和監(jiān)控，減低了現(xiàn)場工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有利于更好地控制砂石料產(chǎn)品的質(zhì)量。

1 PLC控制系統(tǒng)及其應(yīng)用

錦屏印把子砂石加工系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)監(jiān)控綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，由砂石加工生產(chǎn)PLC控制系統(tǒng)、數(shù)字錄像監(jiān)控系統(tǒng)兩部分組成。工控機(jī)上使用動(dòng)態(tài)畫面，界面友好，適應(yīng)工藝流程變化?？诹畋Ｗo(hù)，分級管理，能與外部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。

PLC控制系統(tǒng)采用分層分布網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在6個(gè)配電室配置19個(gè)信號采集站，在中央控制室配置一臺工控機(jī)作為操作員站，一臺工控機(jī)作為工程師站，為防止信號的干擾、防雷及控制距離較遠(yuǎn)等因素影響，各控制系統(tǒng)之間采用光纖進(jìn)行通訊。

1.1 砂石加工生產(chǎn)PLC計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

砂石加工生產(chǎn)PLC計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由一個(gè)中央控制臺、4個(gè)操作站程控屏、現(xiàn)地控制箱組成。即分為三個(gè)控制層級：中央控制級（計(jì)算機(jī)管理和控制層與全實(shí)時(shí)數(shù)字錄影監(jiān)控）、操作站單元控制級（PLC控制層）、現(xiàn)地操作層（設(shè)備現(xiàn)地控制箱或啟動(dòng)柜）。

具體分為：（1）在長膠系統(tǒng)A3膠帶機(jī)配電室內(nèi)設(shè)置一個(gè)馬賽克模擬控制臺PLC站，負(fù)責(zé)粗碎車間設(shè)備的狀態(tài)信號采集及設(shè)備控制。（2）在加工系統(tǒng)1#配電室內(nèi)設(shè)置馬賽克模擬控制屏PLC站、上位機(jī)和中央程控臺。程控臺負(fù)責(zé)二篩車間、超細(xì)碎車間、棒磨車間。三篩車間、石粉回收車間的設(shè)備狀態(tài)信號的采集和設(shè)備控制。上位機(jī)負(fù)責(zé)系統(tǒng)所有的設(shè)備狀態(tài)信號采集及設(shè)備控制。（3）在2#配電室內(nèi)設(shè)置一個(gè)馬賽克模擬控制屏PLC站，負(fù)責(zé)一篩車間、中細(xì)碎車間設(shè)備的狀態(tài)信號采集和設(shè)備控制。（4）在3#配電室內(nèi)設(shè)置一個(gè)馬賽克模擬控制屏PLC站，負(fù)責(zé)成品輸送線及裝車平臺設(shè)備的狀態(tài)信號采集和設(shè)備控制。其優(yōu)先級別為：設(shè)備就地操作第一、中控室操作第二、操作站操作第三。

1.1.1 中控機(jī)功能

印把子砂石系統(tǒng)中控機(jī)使用PLC編程軟件為GE VersaPra，組態(tài)軟件為GE CIMPLICITY6.01開發(fā)運(yùn)行版-35000 IO，有控制、操作以及組態(tài)畫面模擬顯示功能。其模擬顯示部分有印把子砂石骨料系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程圖和各車間子系統(tǒng)的組態(tài)圖。各車間單獨(dú)啟動(dòng)設(shè)置，其子系統(tǒng)組態(tài)圖上均有各個(gè)被控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)顯示及操作界面，能對砂石系統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)操作和顯示跟蹤。當(dāng)某一設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，該設(shè)備所在的子系統(tǒng)的模擬指示燈將閃爍，并發(fā)出報(bào)警聲，操作人員可以最短時(shí)間了解運(yùn)行狀況，及時(shí)排除或通知檢修人員處理故障。

1.1.2 程控臺程控屏功能

程控臺程控屏上有電源信號、正常運(yùn)行綠色指示燈以及故障運(yùn)行報(bào)警紅色指示燈，電源啟動(dòng)按鈕以及故障緊急停止按鈕，自動(dòng)以及遠(yuǎn)程手動(dòng)兩種控制方式的轉(zhuǎn)換開關(guān)，電鈴振動(dòng)按鈕，報(bào)警消聲按鈕和復(fù)位按鈕。采取自動(dòng)控制時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)由工控機(jī)自動(dòng)聯(lián)鎖控制；采取遠(yuǎn)程手動(dòng)控制時(shí)，相應(yīng)設(shè)備的自動(dòng)聯(lián)鎖控制取消。

1.1.3 馬賽克模擬屏功能

馬賽克模擬屏上有印把子溝砂石系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程圖及主要運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)反饋信號顯示燈，通過信號反饋顯示燈可以很容易地判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)備的控制模式，值班電工可以通過反饋信號指示燈快速確定故障點(diǎn)。

1.1.4 現(xiàn)地操作控制箱功能

每一臺設(shè)備都有1臺現(xiàn)地操作控制箱，其控制級別為最高優(yōu)先級?，F(xiàn)地控制箱上設(shè)有兩種工作狀態(tài)，即遠(yuǎn)程和現(xiàn)地工作狀態(tài)。在遠(yuǎn)程工作狀態(tài)下，設(shè)備受中控機(jī)或程控臺控制；在現(xiàn)地狀態(tài)下，中控機(jī)和程控臺將無法控制設(shè)備?，F(xiàn)地控制箱可用于設(shè)備的調(diào)試和檢修，避免造成意外人身或機(jī)械事故。

1.2 全實(shí)時(shí)數(shù)字錄像監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控主機(jī)布置在A3膠帶機(jī)配電室錄影監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)操作臺上，由一臺8路監(jiān)控主機(jī)（全實(shí)時(shí)硬盤錄像系統(tǒng)），21"大屏幕監(jiān)視器和8套全方位前端設(shè)備（攝像機(jī)、解碼器、云臺、防護(hù)罩等）組成。由于系統(tǒng)監(jiān)控和視頻監(jiān)視系統(tǒng)都接在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上，所以1#配電室內(nèi)中央控制室也可調(diào)硬盤錄像機(jī)畫面進(jìn)行監(jiān)控，掌握現(xiàn)場畫面實(shí)況，方便調(diào)度管理。

監(jiān)控主機(jī)采用DVtech公司沸點(diǎn)Ⅲ系列工控機(jī)型全實(shí)時(shí)視音頻硬盤錄像系統(tǒng)，該系統(tǒng)是集硬盤錄像、矩陣切換、云臺鏡頭控制、報(bào)警設(shè)防、撤防控制、移動(dòng)偵測、網(wǎng)絡(luò)傳輸為一體的全功能硬盤錄像系統(tǒng)，采用工業(yè)計(jì)算機(jī)（IPC）結(jié)構(gòu)，以一卡兩路的MPEG-Ⅰ視音頻同步壓縮卡對圖像和聲音同步壓縮并打包為一個(gè)完整的.MPG文件，系統(tǒng)最大容量可達(dá)16路，所有通道的視頻圖像（25幀/秒）實(shí)時(shí)顯示、實(shí)時(shí)記錄。

2 PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用中存在問題

2.1 由于長膠輸送線采用變頻啟動(dòng)柜啟動(dòng)運(yùn)行，部分視頻監(jiān)控系統(tǒng)線路雖然采用了屏蔽電纜，但在經(jīng)過變頻啟動(dòng)柜時(shí)，未采取其他抗干擾措施，該線路仍然受到嚴(yán)重干擾，造成畫面卡頓，無法實(shí)時(shí)傳輸。

2.2 在長膠輸送膠帶機(jī)洞內(nèi)，受山體滲水影響，長距離膠帶機(jī)的拉繩事故開關(guān)的控制器主板極其容易受潮，出現(xiàn)頻繁故障報(bào)警。在實(shí)際運(yùn)行過程中，從成本上考慮，在嚴(yán)重受潮部位，加裝傳統(tǒng)的氣密式組合開關(guān)，作為安全事故開關(guān)。

2.3 整個(gè)PLC控制系統(tǒng)在2008年投入使用，其工控機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)為windows2000，后續(xù)使用過程中沒有升級系統(tǒng)和更新，系統(tǒng)運(yùn)行緩慢，偶爾還出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。

2.4 印把子加工系統(tǒng)的粗碎車間位于錦屏工地主干道交通洞內(nèi)，配電室的電器設(shè)備受到破碎設(shè)備生產(chǎn)的粉塵和交通洞內(nèi)汽車尾氣灰塵雙重影響，容易發(fā)生故障，故對于洞內(nèi)布置且通風(fēng)條件不好的配電室防塵密封工作一定要做好，必要時(shí)建議采用集裝箱式封閉配電室，只預(yù)留相關(guān)接口在室外。

3 結(jié)束語

印把子溝砂石系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)已運(yùn)行六年，整個(gè)PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，其安全性和可靠性都得到了良好的驗(yàn)證。PLC控制系統(tǒng)涵蓋了整個(gè)加工系統(tǒng)所有設(shè)備，對提高印把子溝砂石系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，控制質(zhì)量和成本控制起到了積極的推動(dòng)作用。隨著計(jì)算機(jī)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)也將不斷進(jìn)步，不斷朝著更穩(wěn)定、更方便、更自動(dòng)化、更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。未來的砂石加工控制系統(tǒng)將會(huì)被無線通信模式代替現(xiàn)有有線電纜，更加有利于設(shè)備安裝，節(jié)約成本。