淺析堆取料機(jī)的自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

遇廣宇+李品+白冰

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，機(jī)電設(shè)備越來(lái)越復(fù)雜，自動(dòng)化系統(tǒng)在控制機(jī)械設(shè)備及整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中起著重要的作用，企業(yè)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的管理與維修也越來(lái)越重視。怎樣使設(shè)備的管理與維護(hù)更加簡(jiǎn)單高效，本文從堆取料機(jī)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的角度提出了自己的觀點(diǎn)及發(fā)案。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化系統(tǒng)； PLC； AS-I總線；診斷信息

1.概述

企業(yè)使用設(shè)備的目的主要有幾點(diǎn)原因，危險(xiǎn)區(qū)域使用，保障人員安全，縮短生產(chǎn)周期，增加生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)過(guò)程中的成本等。大部分企業(yè)是為了提高生產(chǎn)效率，那么怎樣能提高設(shè)備的生產(chǎn)效率，降低其管理及使用成本，除了加強(qiáng)平時(shí)人為對(duì)設(shè)備的科學(xué)管理和維護(hù)外，設(shè)備自身的自動(dòng)化系統(tǒng)也應(yīng)給出一些議價(jià)，報(bào)告“自己”的使用情況，提示使用者設(shè)備異常情況，給出相應(yīng)的處理意見(jiàn)。下面就自動(dòng)化系統(tǒng)在堆取料機(jī)上的應(yīng)用做進(jìn)一步探討。

2.現(xiàn)狀分析

隨著總線技術(shù)的發(fā)展，在堆取料機(jī)控制系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)總線已經(jīng)取代了大部分原始硬接線通信方式，它具有節(jié)省硬件數(shù)量與投資、節(jié)省安裝費(fèi)用、提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性等特點(diǎn)，深受廣大用戶青睞。用于堆取料機(jī)控制系統(tǒng)中分布式I/O、變頻器、人機(jī)界面及編碼器的通訊連接，用以實(shí)現(xiàn)I/O的遠(yuǎn)程擴(kuò)展、變頻器的啟停及速度給定、堆取料機(jī)的回轉(zhuǎn)角度及行走位移的數(shù)據(jù)采集等基本應(yīng)用。這對(duì)于操作者來(lái)說(shuō)只感受到了設(shè)備帶來(lái)的一部分便利，但對(duì)于維修維護(hù)人員來(lái)講這樣的設(shè)備仍不太便捷，自動(dòng)化系統(tǒng)并沒(méi)有將所有功能發(fā)揮的淋漓盡致?？梢赃@樣理解硬件很強(qiáng)大，但內(nèi)部程序的短板導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法將硬件的功能發(fā)揮出來(lái)。大多數(shù)堆取料機(jī)的設(shè)計(jì)緊緊擁有基本功能，而沒(méi)有具備設(shè)備異常的預(yù)判、故障診斷分析等功能。針對(duì)此種情況，堆取料機(jī)的自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的改進(jìn)和完善勢(shì)在必行。

3.設(shè)計(jì)發(fā)案

下面以西門子公司的PLC 300 /400 舉例，設(shè)計(jì)堆取料機(jī)控制系統(tǒng)診斷功能

3.1變頻器DP通訊的應(yīng)用（以下用舉例ATV71說(shuō) 明）

3.2 PLC的SFC51功能塊的應(yīng)用

在OB1程序中調(diào)用SFC51 功能塊，它能讀取到PLC的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)生緊急故障停機(jī)，控制器會(huì)把這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，將診斷分析結(jié)果通過(guò)HMI跟操作員和維護(hù)人員進(jìn)行人機(jī)交流，使用戶能夠?qū)崟r(shí)了解PLC的運(yùn)行狀態(tài)，給設(shè)備管理和維護(hù)帶來(lái)便利。

3.3 編碼器的速度反饋值的應(yīng)用

側(cè)式取料機(jī)在升降刮板時(shí)，應(yīng)用編碼器記錄其升降角度，再將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較參與刮板升降控制，還可以根據(jù)采集的數(shù)據(jù)變化速度來(lái)大致檢測(cè)升降速度，因電機(jī)轉(zhuǎn)速一定減速機(jī)速比一定，則能測(cè)得正常的升降速度的范圍值，從而可以用其反饋值對(duì)刮板升降系統(tǒng)做故障判定，也就是說(shuō)當(dāng)實(shí)際測(cè)量速度大于或小于正常值時(shí)，刮板升降將停止運(yùn)行并在HMI顯示相應(yīng)故障診斷信息。

3.4 AS-I總線安全系統(tǒng)的應(yīng)用

AS-I （ actuator-sensor-interface）接口是整個(gè)工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)中最底層、最低級(jí)的總線。直接與現(xiàn)場(chǎng)的傳感器和執(zhí)行器等連接，它只負(fù)責(zé)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)采集與傳輸。安全系統(tǒng)是一個(gè)基于AS-I系統(tǒng)之上的通訊網(wǎng)絡(luò)，是用來(lái)制止不安全運(yùn)行的監(jiān)視系統(tǒng)，控制器會(huì)在安全系統(tǒng)中不斷發(fā)送根據(jù)指定算法連續(xù)變化的具體報(bào)文，如果報(bào)文信息沒(méi)有正確到達(dá)，安全監(jiān)視器通過(guò)它的2個(gè)通道切斷系統(tǒng)。

安全監(jiān)視器（帶有OSSD安全繼電器）評(píng)估由AS-I網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的全部數(shù)據(jù)，它檢查安全節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將它和預(yù)期的4位碼比較。如果編碼一致OSSD就會(huì)被打開(kāi)，設(shè)備報(bào)警停止運(yùn)行。

安全監(jiān)視器的診斷能力還可以分析出故障停機(jī)條件的源頭，可以準(zhǔn)確的指出發(fā)生故障的位置，可以自行判斷出問(wèn)題的故障類型，還可將這些診斷信息上傳給PLC及HMI。 通過(guò)設(shè)備自身的診斷信息，幫助使用者提前對(duì)設(shè)備的異常部分進(jìn)行處理，防止問(wèn)題擴(kuò)大，幫助使用者對(duì)故障點(diǎn)的排擦更為準(zhǔn)確，減少了搶修的時(shí)間。

4.結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)化系統(tǒng)不但要保證設(shè)備運(yùn)行的安全穩(wěn)定，還要為后期管理維護(hù)提供便利，通過(guò)完善現(xiàn)有程序及對(duì)控制系統(tǒng)的優(yōu)化，從而使堆取料機(jī)控制系統(tǒng)具有更高的安全性、自診斷能力，使得管理者能夠從容應(yīng)對(duì)設(shè)備故障，減少了突發(fā)事故的發(fā)生。隨著時(shí)代的進(jìn)步科技的發(fā)展，需要我們做的還有很多。

參考文獻(xiàn)：

[1] SFC 51常用功能使用入門 〔DB/OL〕https：//support.industry.siemens.com，2013年9月9日

[2] 劉非非 淺談安全系統(tǒng)AS-Interface Safety at Work [J]制造技術(shù)與機(jī)床 2009.5 26-31

[3] DP/AS-interface Link 20E使用入門〔DB/OL〕https：//support.industry.siemens.com，2013年12月2日

[4]如何使用 SFC 51 “RDSYSST”（對(duì)于作 DP 主站的帶集成 DP 接口的 CPU） 讀出 DP 從站的診斷數(shù)據(jù)〔DB/OL〕https：//support.industry.siemens.com，2011年4月25日