淺談PLC控制技術(shù)在散裝物料裝車系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉霞 高銳

摘? 要：當(dāng)今社會科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，微電子產(chǎn)品更新?lián)Q代速度非常之快，PLC技術(shù)經(jīng)過不斷改進(jìn)和發(fā)展，功能越來越強(qiáng)大，體積越來越小 ，成本越來越低， 可靠性大大提高，基于PLC這些優(yōu)點(diǎn)，將PLC控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于散裝物料裝車系統(tǒng)中，不僅使裝車系統(tǒng)得到了優(yōu)化，而且大大減少了人力、物力、財(cái)力，提高了裝車效率，從而使裝車系統(tǒng)功能得到了質(zhì)的飛躍。

關(guān)鍵詞：PLC控制技術(shù);散裝物料裝車系統(tǒng);裝車效率

中圖分類號：TP273? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 PLC技術(shù)介紹

現(xiàn)代社會已進(jìn)入微型計(jì)算機(jī)時(shí)代，傳統(tǒng)老式的繼電器系統(tǒng)已經(jīng)被歷史淘汰。PLC控制技術(shù)更加方便簡潔，通過對PLC編程，調(diào)試等就可以實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的工序，從而使工作流程得到簡化，工作效率得到提高。

PLC又叫可編程邏輯控制器，是模仿原繼電器的控制原理逐步發(fā)展而來的，最初階段，可編程控制器功能單一，只能處理簡單的開關(guān)量信號，應(yīng)用在汽車行業(yè)，現(xiàn)如今，PLC控制技術(shù)高速發(fā)展，功能不斷改善，現(xiàn)如今已延伸至各行各業(yè)。

PLC雖然種類繁多，不同品牌型號不一，但其工作原理基本上是一致的。其工作過程是按周期來衡量計(jì)算的，一個(gè)掃描周期可分為3個(gè)階段，即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。PLC的工作過程就是重復(fù)上述掃描周期的過程。

當(dāng)現(xiàn)場電流、電壓或開關(guān)量等信號輸入PLC中時(shí)，這些信號經(jīng)過調(diào)理電路存到PLC的相應(yīng)單元內(nèi)，再經(jīng)過CPU掃描讀入相應(yīng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，將它們存入PLC中;然后PLC進(jìn)行程序運(yùn)行處理，將這些存入的信號進(jìn)行運(yùn)算處理，待運(yùn)算處理完畢后輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)來驅(qū)動所帶負(fù)載。

2 PLC控制技術(shù)在快速定量裝車系統(tǒng)中的應(yīng)用

快速定量裝車系統(tǒng)采用美國AB公司的PLC進(jìn)行集中控制及檢測，由PLC柜、MCC柜及配電柜、就地操作箱、上位機(jī)及打印機(jī)、就地儀表及其附件等組成，工控機(jī)為雙套系統(tǒng)，一備一用。可對從給料系統(tǒng)開始直至列車裝出全過程的設(shè)備進(jìn)行檢測和控制;控制范圍包括裝車站內(nèi)除塵器、裝車樓液壓系統(tǒng)、自動潤滑系統(tǒng)及相關(guān)輔助系統(tǒng)的控制。

該系統(tǒng)中PLC主站模塊采用AB公司1756系列模塊，操作就地箱及配電箱內(nèi)的從站模塊采用AB公司1794系列模塊，主從模塊之間通過C總線方式進(jìn)行通信，完成設(shè)備控制及緩沖倉料位、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測。主站PLC經(jīng)交換機(jī)與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)Ethernet信息聯(lián)網(wǎng)。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用豐富多彩的動態(tài)圖形畫面，形象直觀的顯示在線監(jiān)控全部控制過程。PLC主要控制裝車站內(nèi)高精度定量稱重配料系統(tǒng)、稱重精度砝碼的校驗(yàn)、裝車過程控制和裝車凈重、毛重、累計(jì)總重、時(shí)間等一系列數(shù)據(jù)的打印等功能。

該裝車系統(tǒng)有3種控制方式：手動、自動、半自動裝車。在工作人員進(jìn)行設(shè)備調(diào)試時(shí)一般采用手動就地操作，設(shè)備調(diào)試完成后采用自動裝車，目前可實(shí)現(xiàn)自動配煤，手動裝車。

該系統(tǒng)采用軟件編程，將裝車系統(tǒng)相應(yīng)的程序輸入PLC中，PLC對相應(yīng)輸入信號進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)處理后將信息送到輸出模塊用于控制和模擬顯示。

3 PLC控制技術(shù)在裝車系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)功能及發(fā)展方向

3.1 實(shí)現(xiàn)功能

（1）裝車系統(tǒng)采用國際知名品牌的現(xiàn)場數(shù)字總線技術(shù)，能與上級網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)配置參數(shù)和數(shù)據(jù)，可用性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，具有較強(qiáng)的兼容性。

（2）該控制系統(tǒng)具有連鎖控制、調(diào)節(jié)控制、監(jiān)控和報(bào)警的功能，集手動控制和試驗(yàn)?zāi)芰τ谝惑w，從而保證裝車系統(tǒng)可靠、安全、高效率運(yùn)行。

（3）裝車系統(tǒng)的電源設(shè)置UPS失電保護(hù)。當(dāng)電源突然切斷時(shí)，控制電源不會立刻消失，從而避免系統(tǒng)突然停機(jī)造成的損失。手動和自動控制的切換是提高系統(tǒng)可靠性、高效率性和安全性的主要方式。

3.2 無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在裝車站中的應(yīng)用

由于裝車系統(tǒng)一般建在偏遠(yuǎn)的地方，后期服務(wù)周期較長，服務(wù)人員的成本越來越高。隨著互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的興起，客戶對設(shè)備的使用和維護(hù)要求越來越高，廠家也需要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)備的升級改造和決策。所以，基于以上情況，這就希望能夠建立起一套不依賴客戶提供條件，僅需現(xiàn)場人員配合即能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問PLC、觸摸屏、變頻器、伺服、視頻等現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)平臺。

裝車站無線遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)的監(jiān)控、監(jiān)測。能夠?qū)崿F(xiàn)PLC程序的下載、上傳、在線修改的功能。通過監(jiān)控平臺對現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析對設(shè)備的故障進(jìn)行預(yù)判斷，有效地減少產(chǎn)品的故障率。遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺的建立降低運(yùn)行維護(hù)成本，提高了企業(yè)產(chǎn)品的競爭力。

裝車站無線視頻監(jiān)控平臺具有以下功能：

（1）可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程裝車站數(shù)據(jù)編程，程序的下載，遠(yuǎn)程鎖定及解鎖裝車系統(tǒng)。

（2）可實(shí)現(xiàn)分析現(xiàn)場元器件的動作情況，診斷常見故障，對可能發(fā)生的故障做出預(yù)判斷。

（3）可實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程主機(jī)信息的收集和實(shí)時(shí)監(jiān)控?？赏ㄟ^手機(jī)、平板上相應(yīng)的APP軟件查看所需要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)移動客戶端的數(shù)據(jù)監(jiān)控。

（4）可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)派單功能。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，售后主管根據(jù)目前調(diào)試工程師的工作狀態(tài)和距離，優(yōu)先安排相應(yīng)的售后工程師進(jìn)行處理。

（5）可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程運(yùn)維功能。遠(yuǎn)程解決現(xiàn)場故障的問題。對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為企業(yè)決策提供依據(jù)。

3.3 無人值守全自動裝車系統(tǒng)的研發(fā)

快速定量裝車設(shè)備集機(jī)械、電氣、液壓于一體，通過PLC控制組成人機(jī)協(xié)調(diào)的自動化裝車作業(yè)系統(tǒng)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是自動化技術(shù)、智能化技術(shù)日新月異的發(fā)展，客戶需求也在不斷提高，再加上目前嚴(yán)峻的環(huán)保壓力和以人為本的生產(chǎn)理念，快速定量裝車設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)的升級改造已勢在必行。

無人值守自動裝車系統(tǒng)是在現(xiàn)有自動化定量裝車系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對信號檢測和數(shù)據(jù)處理進(jìn)行進(jìn)一步的技術(shù)優(yōu)化和控制技術(shù)創(chuàng)新，以實(shí)現(xiàn)裝車現(xiàn)場的無人值守自動裝車控制，系統(tǒng)可根據(jù)對現(xiàn)場裝車條件的預(yù)判實(shí)現(xiàn)自動啟停裝車系統(tǒng)，并擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器可實(shí)現(xiàn)對裝車站內(nèi)各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的自動檢測與數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障預(yù)判和遠(yuǎn)程程序修改功能。

需求分析：與現(xiàn)場工作人員和技術(shù)人員交流后得知，現(xiàn)在的裝車工作比較單一，散料品種在同一個(gè)現(xiàn)場同一個(gè)時(shí)間段是固定不變的，現(xiàn)在的裝車工作因?yàn)橛扇斯ね瓿?，可能在裝車過程中會存在裝車物料不均勻的情況，容易造成列車偏載，這種情況下就需要人工進(jìn)行平車，人工勞動強(qiáng)度很大，同時(shí)為了適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)備用戶的要求，需要做到實(shí)時(shí)監(jiān)控和操作現(xiàn)場的設(shè)備數(shù)據(jù)，減輕人員勞動強(qiáng)度，提高裝車作業(yè)的精確度和可靠性，所以用戶希望增加無人值守裝車作業(yè)系統(tǒng)，以替代現(xiàn)有的人員操作模式，做到統(tǒng)一所裝物料和實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化操作。

目前無人值守自動裝車系統(tǒng)項(xiàng)目已完成市場調(diào)研，經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研，我們了解到國內(nèi)目前只能做到初步全自動裝車，無法真正實(shí)現(xiàn)無人化運(yùn)行，但這對裝車站的自動控制而言已經(jīng)邁出了很重要的一步。目前技術(shù)人員現(xiàn)正在積極努力總結(jié)現(xiàn)場裝車經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)咨詢，制定無人值守自動裝車系統(tǒng)方案。為下一步現(xiàn)場試驗(yàn)研發(fā)做好準(zhǔn)備工作。

經(jīng)濟(jì)效益分析：

無人值守自動化裝車系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用是未來電控系統(tǒng)發(fā)展的總趨勢，是人工智能的發(fā)展方向，該技術(shù)研發(fā)不僅能大大提高裝車系統(tǒng)的市場占有率，還能給公司帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

理想狀態(tài)下無人值守自動化裝車是可以實(shí)現(xiàn)的，但由于種種原因，離實(shí)現(xiàn)還有一段距離，因此只有通過不斷努力，我們才能逐步向著無人值守全自動裝車的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]徐文尚，陳霞，武超.電氣控制技術(shù)與PLC[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

[2]史國生.電氣控制與可編程控制器[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.