基于PLC技術(shù)的港口物料輸送控制系統(tǒng)的研發(fā)

崔加彬　趙湘前

【摘 要】根據(jù)港口物料輸送的工藝特點，唐山港京唐港區(qū)煤炭泊位工程進行了控制系統(tǒng)設(shè)計，控制系統(tǒng)內(nèi)部采用ControlNet鏈接，與港口的其他控制系統(tǒng)采用以太網(wǎng)鏈接。根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，設(shè)計了典型的控制原理圖。

【關(guān)鍵詞】港口；物料輸送；原理圖

0.引言

隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，對港口物料傳送系統(tǒng)控制穩(wěn)定性、安全性與智能化程度的要求也越來越高。在原有自動化系統(tǒng)組成框架之上，不但要求提高系統(tǒng)組成的硬件質(zhì)量，具有更快的響應(yīng)速度，更重要的必須提供給操作者更加友好的操作界面、更完善的自動控制、更合理的連鎖保護[1]。

本文的研究背景為唐山港京唐港區(qū)煤炭泊位工程的自控部分。該項目要建2個15萬噸級煤炭卸船泊位（碼頭主體結(jié)構(gòu)按照同時靠泊2艘20萬噸級散貨船設(shè)計）和3個10萬噸級煤炭裝船泊位，需要進行配套的電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計與安裝調(diào)試。

本工程主要包括兩條流程生產(chǎn)線，分別由兩套PLC控制?？刂葡到y(tǒng)主要由可編程序控制器（PLC），監(jiān)控操作站（CGP），工程師站（PC），服務(wù)器等組成。主要完成工藝流程操作所要求的流程逆序啟動，順序停止，故障停機，流程切換及控制系統(tǒng)操作、監(jiān)控管理等功能。該部分電氣控制系統(tǒng)可分為四個層次，分別是：操作控制級、聯(lián)鎖控制級、接口控制級、功率控制級。操作控制級的設(shè)備主要有中央控制系統(tǒng)操作站和現(xiàn)場操作箱，聯(lián)鎖控制級由PLC控制器組成，接口控制級由控制繼電器組成，功率控制級由高壓開關(guān)柜組成。

1.港口物料輸送控制系統(tǒng)工藝設(shè)計

港口物料輸送系統(tǒng)工藝組成圖1所示，具體工藝設(shè)備和控制流程如下：

1#PLC系統(tǒng)主要包括從翻車機、皮帶機，再到堆料機的進廠作業(yè)流程，從堆取料機、皮帶機，再到裝船機的出廠作業(yè)流流程；與各輔助設(shè)備（如：除塵器，三通，排水器，除鐵器，皮帶秤等）之間的聯(lián)鎖；與各大機之間的信號通訊與聯(lián)鎖。

2#PLC系統(tǒng)主要包括從卸船機、皮帶機，再到堆料機的進廠作業(yè)流程，從堆取料機、皮帶機，再到裝車樓的出廠作業(yè)流；與各輔助設(shè)備（如：除塵器，三通，排水器，除鐵器，皮帶秤等）之間的聯(lián)鎖；與各大機之間的信號通訊與聯(lián)鎖。

控制系統(tǒng)分中控室自動操作方式、中控室集中手動操作方式和現(xiàn)場機側(cè)操作方式。通過現(xiàn)場機側(cè)操作箱內(nèi)的選擇開關(guān)，選擇不同的操作方式?？刂剖也僮髋_還設(shè)有用于系統(tǒng)緊急停車的急停按鈕開關(guān)。當按下急停按鈕開關(guān)后運行設(shè)備全部停機。在各種操作方式設(shè)備運行中，所有設(shè)備的狀態(tài)信號能在MMI畫面上顯示。

設(shè)在中央控制室的監(jiān)控層由監(jiān)控計算機、I/O服務(wù)器、監(jiān)控管理服務(wù)器和高性能數(shù)據(jù)交換機組成高速監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，通過光纖網(wǎng)絡(luò)，負責(zé)向 PLC 發(fā)出各種控制命令，獲得各種流程運行信息，提供直接的流程管理和監(jiān)控?？刂葡到y(tǒng)具備的功能主要有：受控設(shè)備聯(lián)鎖控制，常規(guī)操作數(shù)據(jù)設(shè)定操作，數(shù)據(jù)的整理與傳遞及其他系統(tǒng)通信接口，設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視與故障處理，有關(guān)系統(tǒng)與外部設(shè)備連鎖的硬件接口。主要完成工藝流程操作所要求的流程逆序啟動，順序停止，故障停機，流程切換及控制系統(tǒng)操作、監(jiān)控管理等功能。

故障停機和緊急停機：作業(yè)過程中如果設(shè)備發(fā)生故障，故障設(shè)備和上游設(shè)備立即停機，下游設(shè)備待物料排清后順序停機?，F(xiàn)場操作臺上設(shè)有緊急停機按鈕，當發(fā)生緊急情況時，MMI操作員可以操作該按鈕，使皮帶機系統(tǒng)緊急停機，該按鈕至現(xiàn)場所有設(shè)備的急停連鎖采用硬線。另現(xiàn)場操作箱上有現(xiàn)場緊停按鈕，當按下該按鈕時正在運行的相應(yīng)設(shè)備被緊停。

2.港口物料輸送控制系統(tǒng)電氣設(shè)計

控制網(wǎng)主要完成數(shù)據(jù)采集、流程控制、數(shù)據(jù)傳送、監(jiān)視、操作、數(shù)據(jù)處理、信息查詢以及圖形拷貝等功能[2]。本項目新增的兩套PLC不但要完成他們之間的互相通訊，還需要與其他控制設(shè)備進行通訊，以便組成港口整體控制網(wǎng)絡(luò)。兩套PLC之間采用CONTROLNET網(wǎng)絡(luò)連接，與港口其他PLC通訊以太網(wǎng)連接。與其通訊的網(wǎng)絡(luò)站中包括：中央控制系統(tǒng)PLC、灑水除塵控制系統(tǒng)PLC、卸船機PLC、裝船機PLC、翻車機PLC、堆/取料機PLC、裝車樓PLC和中央控制室的監(jiān)控操作站等。網(wǎng)絡(luò)通訊介質(zhì)：光纖、同軸電纜和雙絞線電纜（室外部分均采用光纜連接）。工業(yè)以太網(wǎng)主干網(wǎng)絡(luò)通訊速率為1000M（采用IEC61158標準通訊協(xié)議或其它同類標準通訊協(xié)議），工業(yè)以太網(wǎng)交換機與PLC通訊速率為100M。具體網(wǎng)絡(luò)圖如下所示：

3.結(jié)論

控制系統(tǒng)采用羅克韋爾公司功能較強的1756系列PLC，CPU型號為L75，系統(tǒng)在滿足功能性要求的同時，兼顧了網(wǎng)絡(luò)拓展性和IO拓展性，以便以后升級。 [科]

【參考文獻】

[1]史宜巧.PLC 技術(shù)及應(yīng)用[M]北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[2]劉建華.PLC網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在自動生產(chǎn)線上的應(yīng)用[J].長春理工大學(xué)學(xué)報，2011：195-196.