基于PLC技術的港口物料輸送控制系統的研發

崔加彬　趙湘前

【摘 要】根據港口物料輸送的工藝特點，唐山港京唐港區煤炭泊位工程進行了控制系統設計，控制系統內部采用ControlNet鏈接，與港口的其他控制系統采用以太網鏈接。根據系統的控制要求，設計了典型的控制原理圖。

【關鍵詞】港口；物料輸送；原理圖

0.引言

隨著自動化技術的發展，對港口物料傳送系統控制穩定性、安全性與智能化程度的要求也越來越高。在原有自動化系統組成框架之上，不但要求提高系統組成的硬件質量，具有更快的響應速度，更重要的必須提供給操作者更加友好的操作界面、更完善的自動控制、更合理的連鎖保護[1]。

本文的研究背景為唐山港京唐港區煤炭泊位工程的自控部分。該項目要建2個15萬噸級煤炭卸船泊位（碼頭主體結構按照同時靠泊2艘20萬噸級散貨船設計）和3個10萬噸級煤炭裝船泊位，需要進行配套的電氣自動化控制系統的設計與安裝調試。

本工程主要包括兩條流程生產線，分別由兩套PLC控制。控制系統主要由可編程序控制器（PLC），監控操作站（CGP），工程師站（PC），服務器等組成。主要完成工藝流程操作所要求的流程逆序啟動，順序停止，故障停機，流程切換及控制系統操作、監控管理等功能。該部分電氣控制系統可分為四個層次，分別是：操作控制級、聯鎖控制級、接口控制級、功率控制級。操作控制級的設備主要有中央控制系統操作站和現場操作箱，聯鎖控制級由PLC控制器組成，接口控制級由控制繼電器組成，功率控制級由高壓開關柜組成。

1.港口物料輸送控制系統工藝設計

港口物料輸送系統工藝組成圖1所示，具體工藝設備和控制流程如下：

1#PLC系統主要包括從翻車機、皮帶機，再到堆料機的進廠作業流程，從堆取料機、皮帶機，再到裝船機的出廠作業流流程；與各輔助設備（如：除塵器，三通，排水器，除鐵器，皮帶秤等）之間的聯鎖；與各大機之間的信號通訊與聯鎖。

2#PLC系統主要包括從卸船機、皮帶機，再到堆料機的進廠作業流程，從堆取料機、皮帶機，再到裝車樓的出廠作業流；與各輔助設備（如：除塵器，三通，排水器，除鐵器，皮帶秤等）之間的聯鎖；與各大機之間的信號通訊與聯鎖。

控制系統分中控室自動操作方式、中控室集中手動操作方式和現場機側操作方式。通過現場機側操作箱內的選擇開關，選擇不同的操作方式。控制室操作臺還設有用于系統緊急停車的急停按鈕開關。當按下急停按鈕開關后運行設備全部停機。在各種操作方式設備運行中，所有設備的狀態信號能在MMI畫面上顯示。

設在中央控制室的監控層由監控計算機、I/O服務器、監控管理服務器和高性能數據交換機組成高速監控網絡，通過光纖網絡，負責向 PLC 發出各種控制命令，獲得各種流程運行信息，提供直接的流程管理和監控。控制系統具備的功能主要有：受控設備聯鎖控制，常規操作數據設定操作，數據的整理與傳遞及其他系統通信接口，設備狀態的監視與故障處理，有關系統與外部設備連鎖的硬件接口。主要完成工藝流程操作所要求的流程逆序啟動，順序停止，故障停機，流程切換及控制系統操作、監控管理等功能。

故障停機和緊急停機：作業過程中如果設備發生故障，故障設備和上游設備立即停機，下游設備待物料排清后順序停機。現場操作臺上設有緊急停機按鈕，當發生緊急情況時，MMI操作員可以操作該按鈕，使皮帶機系統緊急停機，該按鈕至現場所有設備的急停連鎖采用硬線。另現場操作箱上有現場緊停按鈕，當按下該按鈕時正在運行的相應設備被緊停。

2.港口物料輸送控制系統電氣設計

控制網主要完成數據采集、流程控制、數據傳送、監視、操作、數據處理、信息查詢以及圖形拷貝等功能[2]。本項目新增的兩套PLC不但要完成他們之間的互相通訊，還需要與其他控制設備進行通訊，以便組成港口整體控制網絡。兩套PLC之間采用CONTROLNET網絡連接，與港口其他PLC通訊以太網連接。與其通訊的網絡站中包括：中央控制系統PLC、灑水除塵控制系統PLC、卸船機PLC、裝船機PLC、翻車機PLC、堆/取料機PLC、裝車樓PLC和中央控制室的監控操作站等。網絡通訊介質：光纖、同軸電纜和雙絞線電纜（室外部分均采用光纜連接）。工業以太網主干網絡通訊速率為1000M（采用IEC61158標準通訊協議或其它同類標準通訊協議），工業以太網交換機與PLC通訊速率為100M。具體網絡圖如下所示：

3.結論

控制系統采用羅克韋爾公司功能較強的1756系列PLC，CPU型號為L75，系統在滿足功能性要求的同時，兼顧了網絡拓展性和IO拓展性，以便以后升級。 [科]

【參考文獻】

[1]史宜巧.PLC 技術及應用[M]北京：機械工業出版社，2009.

[2]劉建華.PLC網絡控制系統在自動生產線上的應用[J].長春理工大學學報，2011：195-196.