多倉位儲料倉機(jī)位智能選擇改造

李永宏，孫曉華，殷學(xué)宇，亓冬，吳廣宏（山東魯碧建材有限公司，山東 濟(jì)南 271103）

1 儲料倉人工操作弊端

我公司一條石灰石破碎生產(chǎn)線，經(jīng)兩級篩選后，其篩下物料進(jìn)一步進(jìn)行閉環(huán)細(xì)破，細(xì)石成品根據(jù)物料的不同，分別送入5只儲料倉。5只儲料倉一字排列，來料先經(jīng)過三通，進(jìn)入中間儲料倉（#6倉）或經(jīng)移動小車拖動的可逆皮帶，分別將來料送入兩側(cè)的4只儲料倉。其布局示意圖見圖1（Wincc畫面部分截取，左西右東）。

圖1 儲料倉布局示意圖

其中，行走小車作為物料配送工具，其傳統(tǒng)的控制方式往往是人工操作：（1）人工現(xiàn)場利用行走小車的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)將可逆皮帶移動至合適位置，并通知中控室可以開機(jī)，物料入幾號庫；（2）由現(xiàn)場人員指揮，中控室單機(jī)操作，將行走小車移動至合適位置（即使每個倉都安裝有位置開關(guān)，一旦行走小車不在可檢測位置，中控室將無所適從）。人工操作的弊端主要有：（1）人工操作時需反復(fù)確認(rèn)；（2）容易失誤；（3）極大影響了工作效率；（4）增加勞動量等。

2 控制方案與實施

我們經(jīng)過摸索、現(xiàn)場測量、分析后，決定對該局部區(qū)域的三通、可逆皮帶、行走小車、倉位選擇進(jìn)行硬件和控制程序的系統(tǒng)改造，以達(dá)到無論系統(tǒng)設(shè)備開、停機(jī)，可任由中控室方便、精準(zhǔn)的選擇物料所入倉位，且不影響設(shè)備的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。現(xiàn)場實際設(shè)備的使用說明和位置定位如下：

當(dāng)選擇#6倉（中間倉，其它倉位自動脫選）時，三通自動選向（三通自帶兩只位置開關(guān)，分別指示物料走向），物料經(jīng)三通直接入#6庫，可逆皮帶和行走小車不動作；當(dāng)選擇其它任一倉位時（只能選擇一個倉位，其它倉位自動脫選），三通自動選向，物料經(jīng)三通和可逆皮帶入所選倉位。當(dāng)可逆皮帶西機(jī)頭（左）在西極限位時，其東機(jī)頭在#6和#7倉位之間，當(dāng)可逆皮帶西機(jī)頭（左）在#4倉位時，其東機(jī)頭在#7和#8倉位之間，當(dāng)可逆皮帶西機(jī)頭在#5倉位時，其東機(jī)頭在#8倉位東；當(dāng)可逆皮帶東機(jī)頭（右）在東極限位時，其西機(jī)頭在#5和#6倉位之間，當(dāng)可逆皮帶東機(jī)頭（右）在#8倉位時，其西機(jī)頭在#4和#5倉位之間，當(dāng)可逆皮帶東機(jī)頭在#7倉位時，其西機(jī)頭在#4倉位西。

根據(jù)需要，分別在#4、#5、#7、#8倉位合適位置加裝非接觸位置開關(guān)，作為倉位入料口精準(zhǔn)定位用；在#4倉西側(cè)和#8倉東側(cè)的極限位置也安裝非接觸位置開關(guān)，作為防止行走小車越位保護(hù)用；信號全部引入PLC，將兩端極限越位保護(hù)同時串聯(lián)進(jìn)行走小車的正、反轉(zhuǎn)控制回路，現(xiàn)場安裝可逆皮帶機(jī)頭位置指示燈作為現(xiàn)場人員巡檢的輔助；行走小車電機(jī)安裝停電抱閘設(shè)備，以實現(xiàn)機(jī)頭精準(zhǔn)定位。

3 控制功能的實現(xiàn)

3.1 皮帶機(jī)頭的位置分割，初始啟動命令的實現(xiàn)

為實現(xiàn)中控室方便、精準(zhǔn)的選擇倉位，同時保證設(shè)備運(yùn)行安全可靠，我們將可逆皮帶兩個機(jī)頭的位置，在控制程序中分別進(jìn)行了切割，每個機(jī)頭6個位置，以西機(jī)頭為例，分別為：西極限位、#4倉位西、#4倉位、#4和#5倉之間、#5倉位、#5倉位東（東機(jī)頭略）。之所以如此細(xì)分，主要是考慮當(dāng)設(shè)備檢修時或有其它不可預(yù)知原因造成可逆皮帶的兩個機(jī)頭大概率都不在位置開關(guān)的位置，程序無法判斷設(shè)備所處位置。設(shè)備開機(jī)前，程序中設(shè)置一初始啟動命令（M10.0），任意選擇其中一個倉位（#6倉除外），程序自主選擇移動一下行走小車，任意位置開關(guān)一旦有反饋信號，結(jié)合小車的運(yùn)轉(zhuǎn)方向，程序可瞬間鎖定可逆皮帶兩機(jī)頭位置，并自動將皮帶移動至所選倉位，同時鎖定三通的位置選擇和可逆皮帶的轉(zhuǎn)向。部分控制程序示意圖見圖 2，圖中“（P）”指令（M7.0～M7.4）作為倉位選擇命令的上升沿檢測，一旦檢測到新的倉位選擇命令時，置位M1.1，使能M1.2（只進(jìn)#6倉選擇），三通走料位置即時改至只進(jìn)#6倉，可逆皮帶停止運(yùn)轉(zhuǎn)（可逆皮帶的控制在另外控制程序中）；當(dāng)小車行走至倉位選擇位置時，小車停止，其抱閘裝置使能?？赡嫫Ц鶕?jù)所選倉位，自動選擇正反轉(zhuǎn)開機(jī)，其正、反轉(zhuǎn)信號I0.0或I0.1經(jīng)上升沿M7.5，復(fù)位M1.1和M1.2，三通根據(jù)需要自動選擇走料位置（三通的控制在另外控制程序中）；M1.0作為前信號流的信號檢測，一旦有信號，便經(jīng)脈沖時間繼電器T1產(chǎn)生一個500ms脈沖（M10.0），作用在行走小車正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行條件中作為小車初始啟動命令。

圖2 部分控制程序示意圖

3.2 皮帶機(jī)頭位置的智能判斷

（1）當(dāng)機(jī)頭正好處在位置開關(guān)上方時，程序處理相對簡單，程序見圖3，圖中I2.0是西機(jī)頭極限位置信號，M2.0是東機(jī)頭在#6、#7倉之間的位置判斷，實際中，當(dāng)M2.0為真值時，即使西機(jī)頭未到西極限位置，可逆皮帶已在不可用位置，小車已無繼續(xù)西行必要，也可防止小車?yán)^續(xù)西行的撞擊風(fēng)險；圖中I2.1作為西機(jī)頭#4倉到位信號的唯一條件（程序也對東機(jī)頭位置同時做出判斷），可確保倉位的精準(zhǔn)選擇。

圖3 機(jī)頭正好處在位置開關(guān)上方時的程序示意圖

（2）當(dāng)機(jī)頭位置處在兩倉間或位置開關(guān)某一側(cè)時，可逆皮帶另一側(cè)機(jī)頭被定位在所選倉位，機(jī)頭的位置是根據(jù)行走小車在運(yùn)行過程中各位置開關(guān)的信號反饋及小車的正、反轉(zhuǎn)（運(yùn)行方向）來判斷。其位置開關(guān)的反饋信號只有所選倉位的信號為常開信號，其余位置開關(guān)的信號在實際運(yùn)行中均為脈沖信號。利用位置開關(guān)的信號反饋，其機(jī)頭位置判斷程序作如下處理，就把可逆皮帶的兩個機(jī)頭精準(zhǔn)鎖定，為下一次倉位的選擇，提供依據(jù)，自動判斷小車應(yīng)該正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，程序見圖4。作為西機(jī)頭在#4、#5倉之間的位置判斷（M2.3），圖中M5.0的置位部分分為三路：①I0.2小車正轉(zhuǎn)運(yùn)行信號（東行為正轉(zhuǎn)，下同）和I2.1（#4倉位置開關(guān)信號）相串聯(lián)經(jīng)延時繼電器T2（躲過西機(jī)頭經(jīng)過#4和#5倉位置開關(guān)時對M5.0的復(fù)位），串聯(lián)#4和#5倉位置開關(guān)常閉信號（I2.1和I2.2），置位M5.0和M2.3；②I0.3小車反轉(zhuǎn)運(yùn)行信號（西行為反轉(zhuǎn)，下同）和I2.2（#5倉位置開關(guān)信號）串聯(lián)，同條件1置位M5.0；③ I2.4（#8倉位置開關(guān)信號）和M10.1（小車正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行信號經(jīng)延時斷開繼電器1S）串聯(lián)（當(dāng)東機(jī)頭在#8倉時，西機(jī)頭恰好在#4、#5倉之間），同條件1置位M5.0；M5.0的復(fù)位部分先將西機(jī)頭不在#4和#5倉之間的已知條件并聯(lián)，再和M10.1串聯(lián)（作用見上文說明，防止小車在不運(yùn)行時，因其他原因?qū)υ撐恢玫腻e誤復(fù)位），實現(xiàn)西機(jī)頭不在該位置的復(fù)位。其它機(jī)頭位置的判斷與此程序相類似。

圖4 機(jī)頭不在位置開關(guān)上方時的位置判定部分程序示意

（3）同時，兩個皮帶機(jī)頭的位置在Wincc畫面中顯示，作為參考，見圖5。

圖5 機(jī)頭位置的Wincc畫面顯示

4 行走小車正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動條件及驅(qū)動

（1）根據(jù)可逆皮帶兩個機(jī)頭的位置條件，分別對選擇#4、#5，#7、#8庫行走小車正反轉(zhuǎn)的驅(qū)動條件進(jìn)行編程，以#4、#5庫小車行走正向驅(qū)動條件為例，程序示意圖見圖6。圖中，當(dāng)不選擇#6倉時（M0.4），常閉點(diǎn)閉合，與小車反轉(zhuǎn)運(yùn)行常閉（I0.3）及東機(jī)頭東限位常閉（M4.0）串聯(lián)后，分為兩路，分別作用于#4、#5選擇的使能，僅以選擇#4倉為例介紹：第一路經(jīng)I2.1常閉（西機(jī)頭不在#4倉位）、M2.3常閉（西機(jī)頭未在#4、#5倉之間，可正轉(zhuǎn)）、I2.2常閉（西機(jī)頭未在#5倉，可正轉(zhuǎn)）、M2.5常閉（西機(jī)頭未在#5、#6倉之間，可正轉(zhuǎn)）、#4倉選擇（M0.2），與M2.1（西極限位）、M2.4（#4倉西側(cè)位）、M10.0（初始啟動命令，見上文）、M6.0（#4、#5倉正向驅(qū)動條件的自保）的并聯(lián)條件相串聯(lián)，使能M6.0。

圖6 選擇#4、#5庫小車行走正向驅(qū)動條件程序示意圖

（2）四個驅(qū)動條件（M6.0（#4、#5倉正向驅(qū)動條件）、M6.1（#7、#8倉正向驅(qū)動條件）、M6.2（#4、#5倉反向驅(qū)動條件）、M6.3（#7、#8倉反向驅(qū)動條件）作為小車的正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動條件，分別串聯(lián)可逆皮帶的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行常閉信號（I0.0、I0.1），行走小車只能在可逆皮帶停止時運(yùn)行選倉，杜絕物料拋灑）使能行走小車正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動Q0.0和Q0.1，見圖7。

圖7 行走小車正反轉(zhuǎn)驅(qū)動程序示意圖

5 結(jié)語

綜上，完成了中控室方便、精準(zhǔn)選擇倉位的智能化的行走小車完整的控制程序。該系統(tǒng)改造后，自2018年使用以來，除了更換兩次小車的主回路接觸器，位置開關(guān)在檢修時被砸壞一次，正常使用至今，減輕了操作人員的勞動強(qiáng)度，極大提高了工作效率，杜絕了物料入錯倉情況的發(fā)生，取得了良好效果。