淺談PLC控制技術在散裝物料裝車系統中的應用

劉霞 高銳

摘? 要：當今社會科學技術飛速發展，微電子產品更新換代速度非常之快，PLC技術經過不斷改進和發展，功能越來越強大，體積越來越小 ，成本越來越低， 可靠性大大提高，基于PLC這些優點，將PLC控制技術廣泛應用于散裝物料裝車系統中，不僅使裝車系統得到了優化，而且大大減少了人力、物力、財力，提高了裝車效率，從而使裝車系統功能得到了質的飛躍。

關鍵詞：PLC控制技術;散裝物料裝車系統;裝車效率

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1 PLC技術介紹

現代社會已進入微型計算機時代，傳統老式的繼電器系統已經被歷史淘汰。PLC控制技術更加方便簡潔，通過對PLC編程，調試等就可以實現較為復雜的工序，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量信號，應用在汽車行業，現如今，PLC控制技術高速發展，功能不斷改善，現如今已延伸至各行各業。

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算的，一個掃描周期可分為3個階段，即輸入采樣階段、程序執行階段和輸出刷新階段。PLC的工作過程就是重復上述掃描周期的過程。

當現場電流、電壓或開關量等信號輸入PLC中時，這些信號經過調理電路存到PLC的相應單元內，再經過CPU掃描讀入相應的狀態或數據，將它們存入PLC中;然后PLC進行程序運行處理，將這些存入的信號進行運算處理，待運算處理完畢后輸出給執行機構來驅動所帶負載。

2 PLC控制技術在快速定量裝車系統中的應用

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

該系統中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總線方式進行通信，完成設備控制及緩沖倉料位、設備運行狀態檢測。主站PLC經交換機與上位機實現Ethernet信息聯網。上位機監控系統采用豐富多彩的動態圖形畫面，形象直觀的顯示在線監控全部控制過程。PLC主要控制裝車站內高精度定量稱重配料系統、稱重精度砝碼的校驗、裝車過程控制和裝車凈重、毛重、累計總重、時間等一系列數據的打印等功能。

該裝車系統有3種控制方式：手動、自動、半自動裝車。在工作人員進行設備調試時一般采用手動就地操作，設備調試完成后采用自動裝車，目前可實現自動配煤，手動裝車。

該系統采用軟件編程，將裝車系統相應的程序輸入PLC中，PLC對相應輸入信號進行處理，數據處理后將信息送到輸出模塊用于控制和模擬顯示。

3 PLC控制技術在裝車系統中實現功能及發展方向

3.1 實現功能

（1）裝車系統采用國際知名品牌的現場數字總線技術，能與上級網絡交換系統配置參數和數據，可用性強，穩定性好，具有較強的兼容性。

（2）該控制系統具有連鎖控制、調節控制、監控和報警的功能，集手動控制和試驗能力于一體，從而保證裝車系統可靠、安全、高效率運行。

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

3.2 無線遠程監控系統在裝車站中的應用

由于裝車系統一般建在偏遠的地方，后期服務周期較長，服務人員的成本越來越高。隨著互聯網和大數據的興起，客戶對設備的使用和維護要求越來越高，廠家也需要基礎數據進行設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，僅需現場人員配合即能實現遠程訪問PLC、觸摸屏、變頻器、伺服、視頻等現場設備的數據平臺。

裝車站無線遠程監控平臺能夠實現現場設備數據的監控、監測。能夠實現PLC程序的下載、上傳、在線修改的功能。通過監控平臺對現場設備的數據進行采集，經過數據分析對設備的故障進行預判斷，有效地減少產品的故障率。遠程監控平臺的建立降低運行維護成本，提高了企業產品的競爭力。

裝車站無線視頻監控平臺具有以下功能：

（1）可實現遠程裝車站數據編程，程序的下載，遠程鎖定及解鎖裝車系統。

（2）可實現分析現場元器件的動作情況，診斷常見故障，對可能發生的故障做出預判斷。

（3）可實現對遠程主機信息的收集和實時監控。可通過手機、平板上相應的APP軟件查看所需要的生產數據信息，實現移動客戶端的數據監控。

（4）可實現系統派單功能。當設備出現故障時，售后主管根據目前調試工程師的工作狀態和距離，優先安排相應的售后工程師進行處理。

（5）可實現遠程運維功能。遠程解決現場故障的問題。對現場數據進行分析，為企業決策提供依據。

3.3 無人值守全自動裝車系統的研發

快速定量裝車設備集機械、電氣、液壓于一體，通過PLC控制組成人機協調的自動化裝車作業系統，隨著科學技術的不斷發展，特別是自動化技術、智能化技術日新月異的發展，客戶需求也在不斷提高，再加上目前嚴峻的環保壓力和以人為本的生產理念，快速定量裝車設備生產技術的升級改造已勢在必行。

無人值守自動裝車系統是在現有自動化定量裝車系統的基礎上，對信號檢測和數據處理進行進一步的技術優化和控制技術創新，以實現裝車現場的無人值守自動裝車控制，系統可根據對現場裝車條件的預判實現自動啟停裝車系統，并擁有強大的數據處理服務器可實現對裝車站內各個關鍵點的自動檢測與數據處理，實現遠程故障預判和遠程程序修改功能。

需求分析：與現場工作人員和技術人員交流后得知，現在的裝車工作比較單一，散料品種在同一個現場同一個時間段是固定不變的，現在的裝車工作因為由人工完成，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行平車，人工勞動強度很大，同時為了適應現代設備用戶的要求，需要做到實時監控和操作現場的設備數據，減輕人員勞動強度，提高裝車作業的精確度和可靠性，所以用戶希望增加無人值守裝車作業系統，以替代現有的人員操作模式，做到統一所裝物料和實現設備的智能化操作。

目前無人值守自動裝車系統項目已完成市場調研，經過現場調研，我們了解到國內目前只能做到初步全自動裝車，無法真正實現無人化運行，但這對裝車站的自動控制而言已經邁出了很重要的一步。目前技術人員現正在積極努力總結現場裝車經驗及技術咨詢，制定無人值守自動裝車系統方案。為下一步現場試驗研發做好準備工作。

經濟效益分析：

無人值守自動化裝車系統的研發與應用是未來電控系統發展的總趨勢，是人工智能的發展方向，該技術研發不僅能大大提高裝車系統的市場占有率，還能給公司帶來巨大的經濟效益。

理想狀態下無人值守自動化裝車是可以實現的，但由于種種原因，離實現還有一段距離，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展。

參考文獻

[1]徐文尚，陳霞，武超.電氣控制技術與PLC[M].北京：機械工業出版社，2015.

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