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：本文對施耐德M580系列PLC在長沙蔡家洲皮帶電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用方案作出詳細描述。主要的描述內(nèi)容包括：工程整體概況，電氣設(shè)計原則，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)軟硬件實現(xiàn)，主要流程設(shè)計，技術(shù)難點及解決方案等。此方案已用于長沙蔡家洲皮帶機電氣系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：皮帶機;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)合的原則進行總體設(shè)計，采用基于PLC的集散型分布式控制結(jié)構(gòu)。皮帶機運行監(jiān)控系統(tǒng)、皮帶機調(diào)度管理系統(tǒng)、皮帶機視頻監(jiān)控系統(tǒng)分別獨立組網(wǎng)。系統(tǒng)具有很高的安全性、可靠性、實用性、開放性、先進性、可擴性和抗干擾性，且具有良好的可操作性和可維護性。

長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。各部分又由多個不同類型的機電設(shè)備組成。各種機電設(shè)備必須按照一定的程序準確、可靠、靈活、協(xié)調(diào)地運轉(zhuǎn)。

1.電氣控制要求

長沙蔡家洲砂石翻壩皮帶電氣自動控制系統(tǒng)工程位于湖南省長沙市望城區(qū)高塘嶺鎮(zhèn)湘江蔡家洲河段，湘江長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)計年過壩運量3600萬噸，上游出口新建8個泊位，下游進口新建12個泊位，中間采用4條皮帶線運輸。該系統(tǒng)涉及載人、載物的復雜大型系統(tǒng)，總體設(shè)計遵循安全可靠、技術(shù)先進、操作簡便、易于維護、系統(tǒng)開放、電磁兼容、性價比高原則。

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電氣系統(tǒng)自動化設(shè)備為了系統(tǒng)的長期可靠運行，本著經(jīng)濟實用、安全可靠、技術(shù)先進等要求來進行網(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)，整個監(jiān)控系統(tǒng)分成集中監(jiān)控級（CCL）、現(xiàn)地控制級（LCU）兩級。

集中監(jiān)控級（CCL）和現(xiàn)地控制控制級（LCU）通過TCP/IP交換數(shù)據(jù)，現(xiàn)地控制級分為現(xiàn)地LCU單元、遠程RIO單元、傳動單元（變頻器單元）?，F(xiàn)地單元LCU通過OLM光電模塊與遠程RIO，傳動單元（變頻器單元）相連，采用工業(yè)級現(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)負責AD線皮帶機的運行控制。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。

BC線控制系統(tǒng)負責BC線皮帶機的運行控制，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）自動控制方式啟停要求及順序

自動控制方式通過上位機下發(fā)自動啟動/停止指令，順序控制皮帶運行。

皮帶的自動控制分為3部分：

上游出筒倉及俯仰皮帶部分

上游出筒倉及俯仰皮帶部分的控制對象包括：出筒倉皮帶、震動給料機、震動給料機閘板、皮帶聲光報警器、俯仰皮帶、俯仰皮帶卷揚機等。

該部分的自動啟動流程為：

1）上位機將該部分皮帶至于自動控制方式并觀察系統(tǒng)有無備妥信號

2）上位機發(fā)皮帶啟動指令

3）出筒倉皮帶聲光報警并啟動

4）開啟俯仰皮帶卷揚機將俯仰皮帶放至水平位置

5）開啟俯仰皮帶

6）再次啟動預告后啟動出筒倉皮帶機

7）出筒倉皮帶啟動正常后震動給料機啟動，電動閘板開啟到中間位置

該部分的自動停止流程為：

1）停止震動給料機

2）關(guān)閉震動給料機閘板

3）閘板關(guān)到位后延時停止出筒倉皮帶

4）出筒倉皮帶停止后延時停止俯仰皮帶

5）俯仰皮帶停止運行后開啟俯仰皮帶卷揚機將俯仰皮帶放至提升上限位置

上游進筒倉至下游匯總皮帶部分

上游進筒倉至下游匯總皮帶部分的控制對象包括：上游進筒倉皮帶、上游分料皮帶、管帶機、下游匯總皮帶。

該部分的自動啟動流程為：

1）上位機將該部分皮帶至于自動控制方式并觀察系統(tǒng)有無備妥信號

2）上位機發(fā)啟動皮帶指令

3）進筒倉皮帶聲光報警并啟動

4）進筒倉皮帶機啟動成功后分料皮帶聲光報警器并啟動

5）分料皮帶機啟動成功后管帶機聲光報警器并啟動

6）管帶機啟動并達到設(shè)定轉(zhuǎn)速（1200轉(zhuǎn)）匯總皮帶聲光報警并啟動

該部分的自動停止流程為：

1）停止指令發(fā)出后延時停止下游匯總皮帶

2）下游匯總皮帶停止完成后延時停止管帶機

3）管帶機停止完成后延時停止分料皮帶

4）分料皮帶停止完成后延時停止上筒倉皮帶

下游固定皮帶至下游移動皮帶部分

下游固定皮帶至下游移動皮帶部分的控制對象包括：下游固定皮帶、下游移動皮帶、交通燈等。

該部分的自動啟動流程為：

1）上位機將該部分皮帶至于自動控制方式并觀察系統(tǒng)有無備妥信號

2）上位機發(fā)啟動皮帶指令

3）下游固定皮帶聲光報警并啟動

4）固定皮帶機啟動成功后下游移動皮帶聲光報警器并啟動

5）全部皮帶啟動正常后交通燈變綠，允許卸料船舶打料。

該部分的自動停止流程為：

1）上位機發(fā)停止指令后交通燈變紅延時停止移動皮帶

2）移動皮帶停止后延時停止固定皮帶。

3.PLC的程序設(shè)計

3.1長沙蔡家洲皮帶機控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

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

以BC線PLC程序為例程序共分為如下程序段：

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

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

B_Standby ? B線準備條件判別。當B線的皮帶機需要在自動模式下啟動時，需要對B線全線的設(shè)備是否具備啟動條件進行判別，當條件不具備時，B線皮帶不能再自動模式下啟動，當條件具備時才可以啟動。

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

B_Alarm_collect B線報警匯總，對B線皮帶及附屬設(shè)備的報警信號進行匯總。

B_ChengZhong ?B線稱重。該程序段對B線稱重裝置的信號進行運算處理，并上送給上位機。

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/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)，并對數(shù)據(jù)進行處理，對變頻器及B線管帶機電機提供保護。

B_PT_Alm ?B線電機PT報警。該程序段負責處理B線皮帶機發(fā)出的PT報警。

B_JTD ?B線交通燈。該程序段負責根據(jù)皮帶及現(xiàn)場情況，控制交通燈的開啟和關(guān)閉。

4.結(jié)語

長沙蔡家洲砂石翻壩電氣控制系統(tǒng)已投運，投運至今總體運行良好，對于其它同類型皮帶機控制系統(tǒng)的設(shè)計具有較強的指導借鑒意義。