施耐德M580 PLC在多皮帶控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

武煒 王丹萍 周召云

摘要：本文對(duì)施耐德M580系列PLC在長(zhǎng)沙蔡家洲皮帶電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用方案作出詳細(xì)描述。主要的描述內(nèi)容包括：工程整體概況，電氣設(shè)計(jì)原則，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)地I/O子站的設(shè)置，三種控制模式，系統(tǒng)軟硬件實(shí)現(xiàn)，主要流程設(shè)計(jì)，技術(shù)難點(diǎn)及解決方案等。此方案已用于長(zhǎng)沙蔡家洲皮帶機(jī)電氣系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：皮帶機(jī);電氣控制;

Abstract：This paper describes the application of Schneider m580 series PLC in Changsha caijiazhou belt electrical system in detail. The main description includes：the overall situation of the project，electrical design principles，system network structure，local I / O substation settings，three control modes，system software and hardware implementation，main process design，technical difficulties and solutions，etc. This scheme has been used in Changsha caijiazhou belt conveyor electrical system.

Key words：belt conveyor;electrical control

長(zhǎng)沙蔡家洲砂石翻壩皮帶電氣控制系統(tǒng)根據(jù)集中控制和就地分散控制相結(jié)合的原則進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，采用基于PLC的集散型分布式控制結(jié)構(gòu)。皮帶機(jī)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)、皮帶機(jī)調(diào)度管理系統(tǒng)、皮帶機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)分別獨(dú)立組網(wǎng)。系統(tǒng)具有很高的安全性、可靠性、實(shí)用性、開放性、先進(jìn)性、可擴(kuò)性和抗干擾性，且具有良好的可操作性和可維護(hù)性。

長(zhǎng)沙蔡家洲砂石翻壩皮帶電氣控制系統(tǒng)主要包括上游PLC控制系統(tǒng)、下游PLC控制系統(tǒng)、現(xiàn)地RIO站、10KV配電系統(tǒng)、及視頻廣播監(jiān)控系統(tǒng)等部分。各部分又由多個(gè)不同類型的機(jī)電設(shè)備組成。各種機(jī)電設(shè)備必須按照一定的程序準(zhǔn)確、可靠、靈活、協(xié)調(diào)地運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.電氣控制要求

長(zhǎng)沙蔡家洲砂石翻壩皮帶電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)工程位于湖南省長(zhǎng)沙市望城區(qū)高塘嶺鎮(zhèn)湘江蔡家洲河段，湘江長(zhǎng)沙綜合樞紐工程所在壩軸線上游1.5km、下游2.5km范圍內(nèi)。

該工程設(shè)計(jì)年過壩運(yùn)量3600萬(wàn)噸，上游出口新建8個(gè)泊位，下游進(jìn)口新建12個(gè)泊位，中間采用4條皮帶線運(yùn)輸。該系統(tǒng)涉及載人、載物的復(fù)雜大型系統(tǒng)，總體設(shè)計(jì)遵循安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、操作簡(jiǎn)便、易于維護(hù)、系統(tǒng)開放、電磁兼容、性價(jià)比高原則。

2.電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

湘江蔡家洲砂石翻壩工程皮帶機(jī)電氣系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備為了系統(tǒng)的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行，本著經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全可靠、技術(shù)先進(jìn)等要求來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置。監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)分成集中監(jiān)控級(jí)（CCL）、現(xiàn)地控制級(jí)（LCU）兩級(jí)。

集中監(jiān)控級(jí)（CCL）和現(xiàn)地控制控制級(jí)（LCU）通過TCP/IP交換數(shù)據(jù)，現(xiàn)地控制級(jí)分為現(xiàn)地LCU單元、遠(yuǎn)程RIO單元、傳動(dòng)單元（變頻器單元）?，F(xiàn)地單元LCU通過OLM光電模塊與遠(yuǎn)程RIO，傳動(dòng)單元（變頻器單元）相連，采用工業(yè)級(jí)現(xiàn)地總線RIO以太網(wǎng)通訊。

（1）現(xiàn)地控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

AD線控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)AD線皮帶機(jī)的運(yùn)行控制。AD線控制系統(tǒng)以PLC作為主站，RIO作為子站通過光纖組成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。AD線的PLC主站設(shè)在上游配電室LCU2_1控制柜內(nèi)，與其相連的子站共有11個(gè)。

BC線控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)BC線皮帶機(jī)的運(yùn)行控制，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與AD線基本相同。總體結(jié)構(gòu)如下圖：

（2）自動(dòng)控制方式啟停要求及順序

自動(dòng)控制方式通過上位機(jī)下發(fā)自動(dòng)啟動(dòng)/停止指令，順序控制皮帶運(yùn)行。

皮帶的自動(dòng)控制分為3部分：

上游出筒倉(cāng)及俯仰皮帶部分

上游出筒倉(cāng)及俯仰皮帶部分的控制對(duì)象包括：出筒倉(cāng)皮帶、震動(dòng)給料機(jī)、震動(dòng)給料機(jī)閘板、皮帶聲光報(bào)警器、俯仰皮帶、俯仰皮帶卷?yè)P(yáng)機(jī)等。

該部分的自動(dòng)啟動(dòng)流程為：

1）上位機(jī)將該部分皮帶至于自動(dòng)控制方式并觀察系統(tǒng)有無(wú)備妥信號(hào)

2）上位機(jī)發(fā)皮帶啟動(dòng)指令

3）出筒倉(cāng)皮帶聲光報(bào)警并啟動(dòng)

4）開啟俯仰皮帶卷?yè)P(yáng)機(jī)將俯仰皮帶放至水平位置

5）開啟俯仰皮帶

6）再次啟動(dòng)預(yù)告后啟動(dòng)出筒倉(cāng)皮帶機(jī)

7）出筒倉(cāng)皮帶啟動(dòng)正常后震動(dòng)給料機(jī)啟動(dòng)，電動(dòng)閘板開啟到中間位置

該部分的自動(dòng)停止流程為：

1）停止震動(dòng)給料機(jī)

2）關(guān)閉震動(dòng)給料機(jī)閘板

3）閘板關(guān)到位后延時(shí)停止出筒倉(cāng)皮帶

4）出筒倉(cāng)皮帶停止后延時(shí)停止俯仰皮帶

5）俯仰皮帶停止運(yùn)行后開啟俯仰皮帶卷?yè)P(yáng)機(jī)將俯仰皮帶放至提升上限位置

上游進(jìn)筒倉(cāng)至下游匯總皮帶部分

上游進(jìn)筒倉(cāng)至下游匯總皮帶部分的控制對(duì)象包括：上游進(jìn)筒倉(cāng)皮帶、上游分料皮帶、管帶機(jī)、下游匯總皮帶。

該部分的自動(dòng)啟動(dòng)流程為：

1）上位機(jī)將該部分皮帶至于自動(dòng)控制方式并觀察系統(tǒng)有無(wú)備妥信號(hào)

2）上位機(jī)發(fā)啟動(dòng)皮帶指令

3）進(jìn)筒倉(cāng)皮帶聲光報(bào)警并啟動(dòng)

4）進(jìn)筒倉(cāng)皮帶機(jī)啟動(dòng)成功后分料皮帶聲光報(bào)警器并啟動(dòng)

5）分料皮帶機(jī)啟動(dòng)成功后管帶機(jī)聲光報(bào)警器并啟動(dòng)

6）管帶機(jī)啟動(dòng)并達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速（1200轉(zhuǎn)）匯總皮帶聲光報(bào)警并啟動(dòng)

該部分的自動(dòng)停止流程為：

1）停止指令發(fā)出后延時(shí)停止下游匯總皮帶

2）下游匯總皮帶停止完成后延時(shí)停止管帶機(jī)

3）管帶機(jī)停止完成后延時(shí)停止分料皮帶

4）分料皮帶停止完成后延時(shí)停止上筒倉(cāng)皮帶

下游固定皮帶至下游移動(dòng)皮帶部分

下游固定皮帶至下游移動(dòng)皮帶部分的控制對(duì)象包括：下游固定皮帶、下游移動(dòng)皮帶、交通燈等。

該部分的自動(dòng)啟動(dòng)流程為：

1）上位機(jī)將該部分皮帶至于自動(dòng)控制方式并觀察系統(tǒng)有無(wú)備妥信號(hào)

2）上位機(jī)發(fā)啟動(dòng)皮帶指令

3）下游固定皮帶聲光報(bào)警并啟動(dòng)

4）固定皮帶機(jī)啟動(dòng)成功后下游移動(dòng)皮帶聲光報(bào)警器并啟動(dòng)

5）全部皮帶啟動(dòng)正常后交通燈變綠，允許卸料船舶打料。

該部分的自動(dòng)停止流程為：

1）上位機(jī)發(fā)停止指令后交通燈變紅延時(shí)停止移動(dòng)皮帶

2）移動(dòng)皮帶停止后延時(shí)停止固定皮帶。

3.PLC的程序設(shè)計(jì)

3.1長(zhǎng)沙蔡家洲皮帶機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

本程序軟件共有兩個(gè)程序，分別是上游AD線PLC程序2015.09.13.stu，BC線PLC程序20150902。stu。兩個(gè)程序結(jié)構(gòu)相同。

以BC線PLC程序?yàn)槔绦蚬卜譃槿缦鲁绦蚨危?/p>

MOD_Choice 模式選擇，改程序段主要接收上位機(jī)命令，將上位機(jī)下發(fā)的模式命令進(jìn)行保持。

B_JX_Mod ? B線檢修模式。當(dāng)B線的皮帶機(jī)及相應(yīng)的附屬設(shè)備在需要檢修維護(hù)或單獨(dú)動(dòng)作時(shí)，由上位機(jī)向PLC發(fā)送操作指令，PLC接收到該指令后啟動(dòng)或者停止相應(yīng)的皮帶及附屬設(shè)備。

B_Standby ? B線準(zhǔn)備條件判別。當(dāng)B線的皮帶機(jī)需要在自動(dòng)模式下啟動(dòng)時(shí)，需要對(duì)B線全線的設(shè)備是否具備啟動(dòng)條件進(jìn)行判別，當(dāng)條件不具備時(shí)，B線皮帶不能再自動(dòng)模式下啟動(dòng)，當(dāng)條件具備時(shí)才可以啟動(dòng)。

B_autot_Mod ?B線自動(dòng)命令匯總。該程序段的主要功能是將B線檢修模式下的命令和自動(dòng)模式下的命令進(jìn)行匯總，成為一個(gè)最終的輸出信號(hào)，發(fā)送給需要啟動(dòng)/停止的設(shè)備。

B_Alarm_collect B線報(bào)警匯總，對(duì)B線皮帶及附屬設(shè)備的報(bào)警信號(hào)進(jìn)行匯總。

B_ChengZhong ?B線稱重。該程序段對(duì)B線稱重裝置的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，并上送給上位機(jī)。

B_Local_Control ?B線現(xiàn)地控制。該程序段主要完成接收現(xiàn)地RIO控制柜面板的操作指令，在沒有故障的情況下啟動(dòng)/停止響應(yīng)設(shè)備。

B_BP ? B線變頻。該程序段主要讀取變頻器的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)變頻器及B線管帶機(jī)電機(jī)提供保護(hù)。

B_PT_Alm ?B線電機(jī)PT報(bào)警。該程序段負(fù)責(zé)處理B線皮帶機(jī)發(fā)出的PT報(bào)警。

B_JTD ?B線交通燈。該程序段負(fù)責(zé)根據(jù)皮帶及現(xiàn)場(chǎng)情況，控制交通燈的開啟和關(guān)閉。

4.結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)沙蔡家洲砂石翻壩電氣控制系統(tǒng)已投運(yùn)，投運(yùn)至今總體運(yùn)行良好，對(duì)于其它同類型皮帶機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的指導(dǎo)借鑒意義。