儲(chǔ)運(yùn)部原8A皮帶小車自動(dòng)化改造的實(shí)現(xiàn)

白來泉

（甘肅酒鋼（集團(tuán)）宏興鋼鐵股份有限責(zé)任公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

酒鋼儲(chǔ)運(yùn)部原8A皮帶為正反轉(zhuǎn)可逆皮帶，皮帶下設(shè)10個(gè)圓筒料倉(cāng)。原8A皮帶反轉(zhuǎn)將原料卸于1～5#料倉(cāng)，正轉(zhuǎn)卸于6～10#料倉(cāng)。根據(jù)生產(chǎn)需求10個(gè)料倉(cāng)進(jìn)行搭配供料。目前,原8A皮帶對(duì)應(yīng)圓通倉(cāng)的卸料主要由現(xiàn)場(chǎng)靠崗位工操作，調(diào)度通過對(duì)講告知崗位工將10臺(tái)犁式卸料器打到對(duì)應(yīng)的狀態(tài)，根據(jù)礦石的品類卸于不同的圓筒倉(cāng)內(nèi)。目前對(duì)于1～10#圓筒倉(cāng)料位的檢測(cè)也是通過崗位工人目測(cè)來判斷。原8A皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)粉塵大，能見度低，作業(yè)環(huán)境惡劣?，F(xiàn)場(chǎng)崗位工一方面需要操作犁式卸料器將原8A皮帶的料卸于相應(yīng)的圓筒倉(cāng)內(nèi)，另一方面需目測(cè)圓筒倉(cāng)的料位情況，以免發(fā)生斷料或溢料，現(xiàn)場(chǎng)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大。

為了進(jìn)一步提高卸料小車自動(dòng)化控制水平，特提出對(duì)原8A皮帶卸料小車進(jìn)行自動(dòng)化技術(shù)改造升級(jí)，改造升級(jí)后通過上位機(jī)遠(yuǎn)程操作，并通過PLC程序?qū)崿F(xiàn)連鎖控制自動(dòng)卸料，實(shí)施后對(duì)于提高小車定位精度，減少職工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，減少安全隱患有重要的意義。

1 設(shè)計(jì)說明

卸料小車的控制有自動(dòng)控制和手動(dòng)控制。

1.1 自動(dòng)控制

自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)如圖1所示，小車在A、B兩地之間運(yùn)行，在A、B兩地各設(shè)有一個(gè)限位開關(guān)前限位和后限位，小車在A點(diǎn)時(shí)（后限位開關(guān)受壓力動(dòng)作）。在A、B兩個(gè)位置之間有10個(gè)倉(cāng)位：1#倉(cāng)位到10#倉(cāng)位。當(dāng)卸料小車在X位置時(shí)候選擇另個(gè)倉(cāng)位N（N=1-10）上卸料時(shí)候首先判斷現(xiàn)在位置比原來位置倉(cāng)號(hào)大還是小，X＜Y時(shí)卸料小車正方向運(yùn)行，到指定位置后停止，開始卸料。當(dāng)選擇倉(cāng)號(hào)X＞Y卸料小車返方向運(yùn)行到指定位置后停止，開始卸料，X=Y時(shí)候小車停止；小車在某一個(gè)倉(cāng)位時(shí)，比如在X號(hào)倉(cāng)的位置選擇比X號(hào)倉(cāng)大號(hào)的如Y號(hào)倉(cāng)位情況下，按一下啟動(dòng)按鈕。小車就從X號(hào)倉(cāng)位運(yùn)行到Y(jié)號(hào)倉(cāng)位后停止，開始卸料。

圖1 卸料車工作示意圖

小車在某一個(gè)倉(cāng)位時(shí)，比如在X號(hào)倉(cāng)的位置選擇比Y號(hào)倉(cāng)小號(hào)的如X號(hào)倉(cāng)位情況下，按啟動(dòng)按鈕。小車就從X號(hào)倉(cāng)位運(yùn)行到Y(jié)號(hào)倉(cāng)位后停止，開始卸料。

1.2 手動(dòng)控制

在畫面上選擇手動(dòng)操作按鈕，然后在A、B兩地限位之間崗位人員根據(jù)10個(gè)倉(cāng)的料位情況選擇倉(cāng)位，再按下畫面上的啟動(dòng)按鈕，卸料小車運(yùn)行到選擇的倉(cāng)位后按下停止按鈕，按卸料按鈕后開始卸料。

在手動(dòng)控制方式下不能進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行方式，反之，自動(dòng)運(yùn)行方式下也不能進(jìn)行手動(dòng)控制。

本控制采用AB系列可編程控制器，其輸入輸出端子分配如下。

QDAN_8a：?jiǎn)?dòng)開關(guān)；

XCZXW_8a：前限位開關(guān)；

XCFXW_8a：后限位開關(guān)；

XCSZ_8a:手動(dòng)方式（開點(diǎn)）；

XCSZ_8a:自動(dòng)方式（閉點(diǎn)）；

X007：向前運(yùn)行按鈕；

XCZXW_8a：向后運(yùn)行按鈕；

XCQXYX_8a：向前運(yùn)行按鈕；

X013：停止按鈕；

XCQX_SC：向前輸出；

XCHT_SC：向后輸出。

2 卸料小車控制系統(tǒng)PLC外部接線

小車控制系統(tǒng)有1個(gè)啟動(dòng)按鈕、2個(gè)限位開關(guān)、2種控制方式的選擇、正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕、反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕、1個(gè)停止按鈕開關(guān)共6個(gè)輸入點(diǎn)。這個(gè)控制系統(tǒng)需要控制的外部設(shè)備只有控制小車運(yùn)動(dòng)的三相異步電動(dòng)機(jī)一個(gè)。電機(jī)有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩個(gè)狀態(tài)，分別對(duì)應(yīng)正轉(zhuǎn)接觸器KM1和反轉(zhuǎn)接觸器KM2，輸出點(diǎn)有2個(gè)。

運(yùn)料小車由一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)控制，電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車向前行，電機(jī)反轉(zhuǎn)，小車向后行。在生產(chǎn)線上裝料點(diǎn)B、卸料點(diǎn)A分別裝有限位開關(guān)前限位和后限位，防止小車飛出軌道。另外對(duì)小車還需要一個(gè)總停按鈕，一個(gè)啟動(dòng)按鈕。

小車按下啟動(dòng)按鈕，按前進(jìn)按鈕小車向前進(jìn)，按下停止按鈕或前限位開關(guān)XCZXW_8a時(shí)應(yīng)停下來。反之小車按下啟動(dòng)按鈕，按后退按鈕小車向后退，按下停止按鈕或后限位開關(guān)時(shí)應(yīng)停下來。

按一下向前運(yùn)行按鈕，小車將自動(dòng)到達(dá)選擇的倉(cāng)位停止，假如沒到達(dá)選擇的位置重新點(diǎn)一下前進(jìn)按鈕繼續(xù)前進(jìn)到達(dá)選擇的倉(cāng)號(hào)自動(dòng)停止。反之按一下后退運(yùn)行按鈕，小車將自動(dòng)到達(dá)選擇的倉(cāng)位停止，假如沒到達(dá)選擇的位置重新點(diǎn)一下前進(jìn)按鈕繼續(xù)后退到達(dá)選擇的倉(cāng)號(hào)自動(dòng)停止。

3 下位程序編輯

原8A小車控制系統(tǒng)的手自動(dòng)控制梯形圖[1-4]，如圖2、圖3所示。

圖2 運(yùn)料小車控制系統(tǒng)的手動(dòng)控制梯形圖

圖3 自動(dòng)程序結(jié)構(gòu)框圖

4 上位畫面的編輯

為方便操作員進(jìn)行操作，將所有設(shè)備按照工序流程集成在總畫面中，免去操作人員頻繁切換流程畫面的不便。框中為2#火車翻車機(jī)對(duì)應(yīng)的料線設(shè)備，僅做空間預(yù)留及顯示，不可操作。設(shè)備后為背景框，顏色含義為：就地為白色，遠(yuǎn)程且聯(lián)鎖解除為黃色，遠(yuǎn)程且聯(lián)鎖投入無背景框，原8A皮帶卸料小車遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 原8A皮帶卸料小車遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

5 物流走向及料線指示

帶箭頭的黃線表示物流的接續(xù)關(guān)系和走向，膠帶機(jī)內(nèi)部的黃箭頭表示膠帶機(jī)正/反轉(zhuǎn)運(yùn)行。青色線僅在選取料線后顯示，覆蓋所選料線涉及到的所有設(shè)備，用以形象指示出當(dāng)前所選擇的料線。為使畫面簡(jiǎn)潔明了，未被選擇的料線所對(duì)應(yīng)的青色線不顯示。綜合故障及報(bào)警信息在畫面上，膠帶機(jī)圖標(biāo)一側(cè)留一定空間，用于顯示故障狀態(tài)及故障類型，紅燈表示引起停車的綜合故障，黃燈表示不影響停車的報(bào)警信號(hào)，無故障和報(bào)警時(shí)無燈，出現(xiàn)故障時(shí)，在同一位置出現(xiàn)文字表示故障類型，所有故障或報(bào)警按照優(yōu)先級(jí)排列，同時(shí)來故障時(shí)只顯示高優(yōu)先級(jí)的故障。優(yōu)先級(jí)定義如下。

對(duì)于引起停車的綜合故障：拉緊停機(jī)＞事故跳閘＞皮帶撕裂＞重跑偏＞溫限停機(jī)＞過載停機(jī)＞軟啟故障＞料流堵料＞皮帶打滑。

對(duì)于不影響停車的報(bào)警信號(hào)：拉緊報(bào)警＞溫限報(bào)警＞過載報(bào)警＞輕跑偏。

膠帶機(jī)響鈴時(shí)有DO輸出，L3級(jí)操作畫面上有響鈴燈，L1級(jí)畫面上在膠帶機(jī)圖標(biāo)邊出現(xiàn)響鈴圖標(biāo)。不響鈴時(shí)不顯示，響鈴時(shí)出現(xiàn)紅白閃爍的鈴鐺圖標(biāo)表示正在響鈴。

6 軟啟或高壓設(shè)備的表示

設(shè)備停止時(shí)，圖標(biāo)應(yīng)為灰3；啟動(dòng)過程中，圖標(biāo)應(yīng)為綠/灰3閃爍；啟動(dòng)過程結(jié)束，設(shè)備正常運(yùn)行，圖標(biāo)應(yīng)為綠色，如圖5所示。

圖5 軟啟或高壓設(shè)備表示圖

注明：當(dāng)前畫面在組態(tài)狀態(tài)下截取，因此顯示出組態(tài)中的全部信息，略顯繁雜，實(shí)際運(yùn)行時(shí)不會(huì)如此。

7 L1級(jí)畫面（料線選擇）

L1級(jí)畫面分成卸料線，文字、布局和次序完全按照甲方給出的文件。虛線框中為卸料小車機(jī)對(duì)應(yīng)的料線，不可操作。

7.1 料線信息

1#卸料：原5皮帶-原6皮帶-原7皮帶-原B皮帶-原A皮帶

2#卸料：原A皮帶-1#甲膠帶機(jī)-2#乙膠帶機(jī)-5#甲膠帶機(jī)-原8A皮帶卸料小

3#卸料：原A皮帶-3#膠帶機(jī)-2#甲膠帶機(jī)-5#甲膠帶機(jī)-原8A皮帶卸料小

4#卸料：原A皮帶-1#甲膠帶機(jī)-2#甲膠帶機(jī)-4#甲膠帶機(jī)-5#乙膠帶機(jī)-原8A皮帶卸料小

5#卸料：原A皮帶-1#甲膠帶機(jī)-2#乙膠帶機(jī)-4#乙膠帶機(jī)-5#乙膠帶機(jī)-原8A皮帶卸料小

6#卸料：原A皮帶-3#膠帶機(jī)-2#乙膠帶機(jī)-4#乙膠帶機(jī)-5#乙膠帶機(jī)-原8A皮帶卸料小

7#卸料：原A皮帶-1#乙膠帶機(jī)-2#甲膠帶機(jī)-5#甲膠帶機(jī)-原8A皮帶卸料小

8#卸料：原A皮帶-1#乙膠帶機(jī)-2#乙膠帶機(jī)-5#甲膠帶機(jī)-原8A皮帶卸料小

9#卸料：原A皮帶-1#乙膠帶機(jī)-2#乙膠帶機(jī)-4#乙膠帶機(jī)-5#乙膠帶機(jī)-原8A皮帶卸料小

10#卸料：原A皮帶-1#乙膠帶機(jī)-2#甲膠帶機(jī)-4#甲膠帶機(jī)-5#乙膠帶機(jī)-原8A皮帶卸料小

1#供料：原A皮帶-4#甲膠帶機(jī)-5#甲膠帶機(jī)-6#甲膠帶機(jī)-原8A皮帶卸料小

2#供料：原A皮帶-5#乙膠帶機(jī)-6#甲膠帶機(jī)-原8A皮帶卸料小

3#供料：原A皮帶-5#甲膠帶機(jī)-4#乙膠帶機(jī)-6#乙膠帶機(jī)-原8A皮帶卸料小

4#供料：原A皮帶-5#乙膠帶機(jī)-6#乙膠帶機(jī)-原8A皮帶卸料小

1#直通：原A皮帶-1#甲膠帶機(jī)-2#甲膠帶機(jī)-4#甲膠帶機(jī)-6#甲膠帶機(jī)-原8A皮帶卸料小

2#直通：原A皮帶-3#膠帶機(jī)-2#甲膠帶機(jī)-4#甲膠帶機(jī)-6#甲膠帶機(jī)-原8A皮帶卸料小

3#直通：原A皮帶-1#甲膠帶機(jī)-2#乙膠帶機(jī)-4#乙膠帶機(jī)-6#乙膠帶機(jī)-原8A皮帶卸料小

4#直通：原A皮帶-3#膠帶機(jī)-2#乙膠帶機(jī)-4#乙膠帶機(jī)-6#乙膠帶機(jī)-原8A皮帶卸料小

7.2 料線選擇

每條料線后邊設(shè)置上下兩個(gè)按鈕，分別為“選擇”和“取消”。點(diǎn)擊“選擇”按鈕，彈出確認(rèn)對(duì)話框，點(diǎn)擊對(duì)話框中的“確認(rèn)”按鈕，對(duì)應(yīng)料線生效，并且條料線的線框及文字變綠，表示已選中。點(diǎn)擊對(duì)話框中的“取消”按鈕，則對(duì)應(yīng)料線的選擇不生效。

1）首先，選中一條料線之后，其他料線中若含有已選中的料線中的設(shè)備（包括膠帶機(jī)和三通分料器），則將其料線選擇按鈕隱藏，表示不允許再選擇。

2）選中一條料線之后，在總貌畫面中應(yīng)出現(xiàn)一條細(xì)的折線，覆蓋本料線所有的設(shè)備，同時(shí)表征料流的走向。

3）選中一條料線之后（不管該線上的設(shè)備是否運(yùn)行或者其他狀態(tài)），同時(shí)顯示該料線的操作按鈕和模式燈。①在系統(tǒng)總貌右上方指定位置顯示該料線的操作按鈕（可同時(shí)運(yùn)行的料線的按鈕位置已分開），點(diǎn)擊之后彈出L3級(jí)料線操作面板，進(jìn)行本料線的順序啟動(dòng)和順序停止操作；②該按鈕邊設(shè)有操作模式燈，綠色燈配順控模式文字，灰色燈配手動(dòng)模式文字。

4）料線操作L3級(jí)面板設(shè)有“三通就位”“響鈴操作”“順序啟動(dòng)”“順序停止”“退出順控”“急停”6個(gè)按鈕。

7.3 料線啟動(dòng)操作

1）第一步點(diǎn)擊“三通就位”按鈕，相應(yīng)的三通分料器動(dòng)作，只要本線有一個(gè)三通未到位，則不能繼續(xù)。

2）第二步點(diǎn)擊“預(yù)警響鈴”按鈕，提醒現(xiàn)場(chǎng)該料線設(shè)備準(zhǔn)備啟動(dòng)。

3）第三步點(diǎn)擊“順序啟動(dòng)”按鈕，點(diǎn)擊順序啟動(dòng)之后，本線進(jìn)入“順控模式”，從最下游依次向上啟動(dòng)。若中途啟動(dòng)失敗則報(bào)警，同時(shí)退出順控模式，保持設(shè)備現(xiàn)狀。

4）在順控模式中，如果出現(xiàn)緊急情況，操作員點(diǎn)擊L3級(jí)畫面中的急停按鈕，本線所有設(shè)備立刻停車，同時(shí)退出順控模式。

7.4 關(guān)于順控模式的說明

選中一條料線之后，該料線上的所有設(shè)備同步存在于“手動(dòng)模式”或“順控模式”中。

料線啟動(dòng)過程的順控模式的起點(diǎn)是鼠標(biāo)點(diǎn)擊“順序啟動(dòng)”（第二步），終點(diǎn)是順序啟動(dòng)結(jié)束；料線停止過程的順控模式的起點(diǎn)是鼠標(biāo)點(diǎn)擊“順序停止”，終點(diǎn)是順序停止結(jié)束。

當(dāng)料線處于順控模式時(shí)，線內(nèi)所有設(shè)備不允許單機(jī)手動(dòng)操作，相應(yīng)設(shè)備的“啟動(dòng)按鈕”及“停止按鈕”上的文字變?yōu)榘咨?，提示操作員不允許單機(jī)手動(dòng)操作。即使誤點(diǎn)“啟動(dòng)按鈕”或者“停止按鈕”，也為無效操作。

順控模式之外就是手動(dòng)模式，當(dāng)在手動(dòng)模式時(shí)，可以允許操作員在HMI上單體操作設(shè)備（同時(shí)也受遠(yuǎn)程/就地和聯(lián)鎖狀態(tài)的制約）。

退出順控模式的充分條件包括：

●順序啟動(dòng)失敗

●順序停止失敗

●已經(jīng)運(yùn)行的設(shè)備出現(xiàn)綜合故障

●有設(shè)備停機(jī)

●有設(shè)備切就地

●有設(shè)備解除聯(lián)鎖

●操作員按退出順控按鈕

●操作員按急停按鈕。

8 L1級(jí)畫面：報(bào)警記錄

報(bào)警記錄畫面為Rockwell系統(tǒng)集成的報(bào)警記錄畫面，用來顯示報(bào)警日期、時(shí)間、類型及報(bào)警的具體描述。相關(guān)布局及設(shè)置基于Rockwell軟件的規(guī)定。

8.1 L1級(jí)畫面：趨勢(shì)曲線

趨勢(shì)曲線畫面為膠帶機(jī)電流趨勢(shì)曲線匯總畫面，采用Rockwell軟件的趨勢(shì)模板，通過不同的顏色區(qū)分各膠帶機(jī)的電流趨勢(shì)。畫面右上角設(shè)置溫度趨勢(shì)曲線趨勢(shì)畫面導(dǎo)航按鈕，通過點(diǎn)擊該L2級(jí)按鈕，可以切換到溫度趨勢(shì)L2級(jí)畫面中。相關(guān)布局及設(shè)置基于Rockwell軟件的規(guī)定。

8.2 L1級(jí)畫面：活動(dòng)記錄

活動(dòng)記錄調(diào)用Rockwell系統(tǒng)自帶歷史操作記錄控件，可以對(duì)用戶的操作進(jìn)行記錄。相關(guān)布局及設(shè)置基于Rockwell軟件的規(guī)定。

8.3 L2級(jí)畫面

當(dāng)某一L1級(jí)畫面需要顯示的內(nèi)容過多或者操作步驟過多，則設(shè)置從屬于該L1級(jí)畫面的若干L2級(jí)畫面，對(duì)應(yīng)該L2級(jí)畫面的切換按鈕。

8.4 L2級(jí)畫面：溫度趨勢(shì)畫面

此畫面風(fēng)格及功能與L1級(jí)“趨勢(shì)曲線”畫面一致。點(diǎn)擊畫面右上方“返回電流趨勢(shì)”按鈕可以返回L1級(jí)“趨勢(shì)曲線”畫面中；點(diǎn)擊下一頁可以進(jìn)入到下一個(gè)設(shè)備的溫度趨勢(shì)曲線L2級(jí)畫面中。由于畫面功能及風(fēng)格一致，此處僅以5#甲膠帶機(jī)溫度趨勢(shì)曲線畫面為例，不再贅述。

8.5 L3級(jí)畫面

當(dāng)操作員需要針對(duì)某一或某些具體動(dòng)力設(shè)備或控制回路進(jìn)行操作或干預(yù)的時(shí)候，則需要在流程圖上點(diǎn)擊相應(yīng)設(shè)備圖標(biāo)或控制回路圖標(biāo)，彈出臨時(shí)的L3級(jí)窗口進(jìn)行操作。操作結(jié)束后應(yīng)及時(shí)關(guān)閉該L3級(jí)畫面。典型L3級(jí)畫面包括：膠帶機(jī)、振動(dòng)給料機(jī)、各種泵、閥門、空壓機(jī)及其他工藝設(shè)備的操作畫面。L1級(jí)的“系統(tǒng)總貌”畫面上的設(shè)備圖標(biāo)和控制回路圖標(biāo)都設(shè)置成熱點(diǎn)區(qū)域，當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)到該區(qū)域中則自動(dòng)變成可選取方框，提示操作員可以點(diǎn)擊彈出L3級(jí)操作畫面。

9 結(jié)束語

通過此次酒鋼儲(chǔ)運(yùn)部原8A皮帶卸料小車自動(dòng)化改造，操作人員在主控室通過計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制卸料小車，將原料自動(dòng)卸于預(yù)訂的圓通倉(cāng)內(nèi)。另外在圓通倉(cāng)內(nèi)安裝料位檢測(cè)儀，將檢測(cè)數(shù)據(jù)上傳至PLC控制系統(tǒng)中，與皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)和自動(dòng)卸料形成閉環(huán)控制?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制，崗位工遠(yuǎn)離了現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境，通過計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制，從本質(zhì)上杜絕工人現(xiàn)場(chǎng)操作生產(chǎn)設(shè)備。