淺析翻車機控制系統(tǒng)改進

李果

摘 要：對翻車機原控制系統(tǒng)進行了改進，增加聯(lián)鎖保護邏輯、優(yōu)化自動控制程序、控制系統(tǒng)硬件改造、現(xiàn)場儀表設(shè)備升級，降低了系統(tǒng)設(shè)備的故障率，降低設(shè)備運行風險，減少維護成本及維護工作量，從而提高設(shè)備運行效率。

關(guān)鍵詞：翻車機；控制系統(tǒng)；聯(lián)鎖保護；PLC

中圖分類號：TP273 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）29-0034-02

1 系統(tǒng)簡介

翻車機卸車系統(tǒng)是用于電廠、港口、冶金、煤炭、焦化等企業(yè)的大型自動卸車系統(tǒng)，可翻卸50t～70t鐵路敞車所裝載的散粒物料。該系統(tǒng)卸車作業(yè)能力大約為每小時22節(jié)重車。卸車系統(tǒng)為全線自動運行（除人工摘鉤），如需要可調(diào)整為單機自動運行或就地操作。該系統(tǒng)由翻車機、重調(diào)機及軌道裝置、空調(diào)機及軌道裝置、遷車臺、夾輪器、灑水除塵裝置、止擋器組成。翻車機控制系統(tǒng)為SIEMENS公司S7-300，上位軟件WINCC。

2 存在問題

自開車運行以來，本單位系統(tǒng)運行問題較多，前期無法實現(xiàn)自動翻車，后期在自動翻車過程中故障頻發(fā)，其中發(fā)生兩次較大事故，一次為翻車機在翻車過程中重車脫落，造成車體、翻車機壓梁等設(shè)備損壞，另一次在遷車臺發(fā)生兩臺空車相撞，造成車體、控制盤及配電間等設(shè)備設(shè)施損壞，類似故障對設(shè)備及人員安全造成極大威脅。

3 改進方案

為整改翻車機卸車系統(tǒng)翻車機自動翻車困難及翻車過程故障頻發(fā)的問題，從系統(tǒng)軟硬件四個方面進行改進：

3.1 增加聯(lián)鎖保護邏輯

原聯(lián)鎖保護邏輯設(shè)置簡略，僅對涉及人身安全方面進行設(shè)置，但對遷車、車輛調(diào)動等聯(lián)鎖邏輯設(shè)置不完善，由此發(fā)生較多重大事故，增加以下三個方面保護邏輯：（1）在遷車臺上加裝了一臺反射板型光電開關(guān)，光電開關(guān)與反射板分別位于鐵軌的兩側(cè)。增加空車檢測光電開關(guān)，并做了光電開關(guān)長時間被遮擋報警聯(lián)鎖，當遷車臺上空車放置時間超過3min，自動程序停止，實現(xiàn)了對空車自動監(jiān)測的雙重保護，避免空車相撞事故。（2）將“遷車臺無車皮”條件中兩臺四計軸計數(shù)器串聯(lián)改為并聯(lián)，原邏輯中“遷車臺無車皮”成立條件為兩臺四計軸計數(shù)器均檢測車輪數(shù)量為零，改為任意一臺四計軸計數(shù)器檢測車輪數(shù)量為零，防止因一臺計數(shù)器故障引起兩車相撞事故。（3）增加翻車機編碼器脫軸故障報警，報警延時設(shè)為10s，避免翻車機無法獲取位置信息發(fā)生次生事故，同時設(shè)置延時保證自動卸車的正常運行，避免發(fā)生誤報影響卸車效率。

3.2 自動控制程序優(yōu)化

自動翻車無法正常運行與原控制程序有直接關(guān)系，大大降低設(shè)備生產(chǎn)效率，從以下四個方面優(yōu)化程序及操作，實現(xiàn)翻車機自動翻車：（1）優(yōu)化空調(diào)機摘鉤邏輯：原邏輯中“空調(diào)機推車條件”與“推車摘鉤區(qū)”條件都是由編碼器位置決定的，原邏輯中兩個區(qū)域有一部分是重合的，因此當空調(diào)機行至摘鉤區(qū)摘鉤后，推車條件依然滿足，空調(diào)機依然推空車，導致空調(diào)機摘鉤后又撞鉤前行?，F(xiàn)將編碼器重新分配區(qū)域，使“空調(diào)機推車條件”與“推車摘鉤區(qū)”無重合區(qū)域，避免空調(diào)機摘鉤后繼續(xù)前行。（2）控制程序中增加重調(diào)機、空調(diào)機編碼器行程換算邏輯，將編碼器的位數(shù)轉(zhuǎn)換為以“米”為單位的行程，并在WINCC中增加行程顯示，實現(xiàn)翻車機、重調(diào)機、空調(diào)機位置的動態(tài)畫面，使得工藝操作員可以在監(jiān)控畫面中實時操盤，及時處理突發(fā)情況。（3）在WINCC中增加翻車機累計運行時間顯示，幫助操作人員判斷翻車機運行狀況，同時提醒設(shè)備維保人員及時進行強制保養(yǎng)工作，防止設(shè)備帶病運行。（4）完善WINCC中的實時趨勢和歷史趨勢記錄，趨勢記錄點包括：翻車機、重調(diào)機、空調(diào)機的編碼器行程，翻車機、重調(diào)機、空調(diào)機、遷車臺的電流以及四計軸計數(shù)，使得設(shè)備故障發(fā)生后可以迅速定位故障點，查找故障根本原因，盡快整改缺陷。

3.3 控制系統(tǒng)硬件改造

控制系統(tǒng)采用西門子S7-300，上位軟件WINCC，為保證系統(tǒng)運行正常，針對控制系統(tǒng)改進功能如下：（1）翻車機控制站加裝隔離模塊，由翻車機、重調(diào)機、空調(diào)機和遷車臺驅(qū)動柜來的電流信號經(jīng)隔離模塊后引入PLC的AI卡，消除電氣大電流信號竄入，燒毀24V控制電源和AI卡件的隱患。（2）增加一臺工程師站，便于在線分析翻車機系統(tǒng)故障原因，縮短故障處理時間。（3）翻車機控制站加裝一臺24V控制電源和配套冗余模塊，原單電源供電改為雙電源供電，并且兩臺電源可無擾切換。

3.4 現(xiàn)場儀表升級

（1）針對編碼器聯(lián)軸器多次斷裂問題，更換新型編碼器聯(lián)軸器，采用金屬連接部件，避免設(shè)備應(yīng)力損壞，至今無聯(lián)軸器斷裂故障。（2）翻車機液壓站加裝一臺壓力變送器，作為液壓站供油壓力指示。液壓站內(nèi)原有兩臺就地壓力表，現(xiàn)將一臺就地壓力表拆下，在原位置安裝壓力變送器，組態(tài)后，在WINCC中顯示，幫助操作人員實時監(jiān)測液壓站供油壓力，及早發(fā)現(xiàn)油壓異常，避免翻車機發(fā)生安全事故。

4 實施效果

實施翻車機控制程序、聯(lián)鎖保護邏輯、系統(tǒng)硬件、現(xiàn)場儀表各方面的完善優(yōu)化后，翻車機運行正常，脫車、撞車等重大故障未再發(fā)生，控制系統(tǒng)及現(xiàn)場儀表故障率大大降低，改進方案提高了翻車機系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，有效的降低了非計劃停車的風險，減少了事故隱患，保障了裝置的平穩(wěn)運行。

參考文獻：

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