儲運部原8A皮帶小車自動化改造的實現

白來泉

（甘肅酒鋼（集團）宏興鋼鐵股份有限責任公司，甘肅 嘉峪關 735100）

酒鋼儲運部原8A皮帶為正反轉可逆皮帶，皮帶下設10個圓筒料倉。原8A皮帶反轉將原料卸于1～5#料倉，正轉卸于6～10#料倉。根據生產需求10個料倉進行搭配供料。目前,原8A皮帶對應圓通倉的卸料主要由現場靠崗位工操作，調度通過對講告知崗位工將10臺犁式卸料器打到對應的狀態，根據礦石的品類卸于不同的圓筒倉內。目前對于1～10#圓筒倉料位的檢測也是通過崗位工人目測來判斷。原8A皮帶運轉時，現場粉塵大，能見度低，作業環境惡劣。現場崗位工一方面需要操作犁式卸料器將原8A皮帶的料卸于相應的圓筒倉內，另一方面需目測圓筒倉的料位情況，以免發生斷料或溢料，現場工人的勞動強度大。

為了進一步提高卸料小車自動化控制水平，特提出對原8A皮帶卸料小車進行自動化技術改造升級，改造升級后通過上位機遠程操作，并通過PLC程序實現連鎖控制自動卸料，實施后對于提高小車定位精度，減少職工勞動強度，提高生產效率，降低生產成本，減少安全隱患有重要的意義。

1 設計說明

卸料小車的控制有自動控制和手動控制。

1.1 自動控制

自動控制的實現如圖1所示，小車在A、B兩地之間運行，在A、B兩地各設有一個限位開關前限位和后限位，小車在A點時（后限位開關受壓力動作）。在A、B兩個位置之間有10個倉位：1#倉位到10#倉位。當卸料小車在X位置時候選擇另個倉位N（N=1-10）上卸料時候首先判斷現在位置比原來位置倉號大還是小，X＜Y時卸料小車正方向運行，到指定位置后停止，開始卸料。當選擇倉號X＞Y卸料小車返方向運行到指定位置后停止，開始卸料，X=Y時候小車停止；小車在某一個倉位時，比如在X號倉的位置選擇比X號倉大號的如Y號倉位情況下，按一下啟動按鈕。小車就從X號倉位運行到Y號倉位后停止，開始卸料。

圖1 卸料車工作示意圖

小車在某一個倉位時，比如在X號倉的位置選擇比Y號倉小號的如X號倉位情況下，按啟動按鈕。小車就從X號倉位運行到Y號倉位后停止，開始卸料。

1.2 手動控制

在畫面上選擇手動操作按鈕，然后在A、B兩地限位之間崗位人員根據10個倉的料位情況選擇倉位，再按下畫面上的啟動按鈕，卸料小車運行到選擇的倉位后按下停止按鈕，按卸料按鈕后開始卸料。

在手動控制方式下不能進行自動運行方式，反之，自動運行方式下也不能進行手動控制。

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：啟動開關；

XCZXW_8a：前限位開關；

XCFXW_8a：后限位開關；

XCSZ_8a:手動方式（開點）；

XCSZ_8a:自動方式（閉點）；

X007：向前運行按鈕；

XCZXW_8a：向后運行按鈕；

XCQXYX_8a：向前運行按鈕；

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PLC外部接線

小車控制系統有1個啟動按鈕、2個限位開關、2種控制方式的選擇、正轉啟動按鈕、反轉啟動按鈕、1個停止按鈕開關共6個輸入點。這個控制系統需要控制的外部設備只有控制小車運動的三相異步電動機一個。電機有正轉和反轉兩個狀態，分別對應正轉接觸器KM1和反轉接觸器KM2，輸出點有2個。

運料小車由一臺三相異步電動機控制，電機正轉，小車向前行，電機反轉，小車向后行。在生產線上裝料點B、卸料點A分別裝有限位開關前限位和后限位，防止小車飛出軌道。另外對小車還需要一個總停按鈕，一個啟動按鈕。

小車按下啟動按鈕，按前進按鈕小車向前進，按下停止按鈕或前限位開關XCZXW_8a時應停下來。反之小車按下啟動按鈕，按后退按鈕小車向后退，按下停止按鈕或后限位開關時應停下來。

按一下向前運行按鈕，小車將自動到達選擇的倉位停止，假如沒到達選擇的位置重新點一下前進按鈕繼續前進到達選擇的倉號自動停止。反之按一下后退運行按鈕，小車將自動到達選擇的倉位停止，假如沒到達選擇的位置重新點一下前進按鈕繼續后退到達選擇的倉號自動停止。

3 下位程序編輯

原8A小車控制系統的手自動控制梯形圖[1-4]，如圖2、圖3所示。

圖2 運料小車控制系統的手動控制梯形圖

圖3 自動程序結構框圖

4 上位畫面的編輯

為方便操作員進行操作，將所有設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#火車翻車機對應的料線設備，僅做空間預留及顯示，不可操作。設備后為背景框，顏色含義為：就地為白色，遠程且聯鎖解除為黃色，遠程且聯鎖投入無背景框，原8A皮帶卸料小車遠程控制系統如圖4所示。

圖4 原8A皮帶卸料小車遠程控制系統

5 物流走向及料線指示

帶箭頭的黃線表示物流的接續關系和走向，膠帶機內部的黃箭頭表示膠帶機正/反轉運行。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備，用以形象指示出當前所選擇的料線。為使畫面簡潔明了，未被選擇的料線所對應的青色線不顯示。綜合故障及報警信息在畫面上，膠帶機圖標一側留一定空間，用于顯示故障狀態及故障類型，紅燈表示引起停車的綜合故障，黃燈表示不影響停車的報警信號，無故障和報警時無燈，出現故障時，在同一位置出現文字表示故障類型，所有故障或報警按照優先級排列，同時來故障時只顯示高優先級的故障。優先級定義如下。

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

對于不影響停車的報警信號：拉緊報警＞溫限報警＞過載報警＞輕跑偏。

膠帶機響鈴時有DO輸出，L3級操作畫面上有響鈴燈，L1級畫面上在膠帶機圖標邊出現響鈴圖標。不響鈴時不顯示，響鈴時出現紅白閃爍的鈴鐺圖標表示正在響鈴。

6 軟啟或高壓設備的表示

設備停止時，圖標應為灰3；啟動過程中，圖標應為綠/灰3閃爍；啟動過程結束，設備正常運行，圖標應為綠色，如圖5所示。

圖5 軟啟或高壓設備表示圖

注明：當前畫面在組態狀態下截取，因此顯示出組態中的全部信息，略顯繁雜，實際運行時不會如此。

7 L1級畫面（料線選擇）

L1級畫面分成卸料線，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對應的料線，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-2#乙膠帶機-5#甲膠帶機-原8A皮帶卸料小

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

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

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

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

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

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

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

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

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

2#供料：原A皮帶-5#乙膠帶機-6#甲膠帶機-原8A皮帶卸料小

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

4#供料：原A皮帶-5#乙膠帶機-6#乙膠帶機-原8A皮帶卸料小

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

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

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

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

7.2 料線選擇

每條料線后邊設置上下兩個按鈕，分別為“選擇”和“取消”。點擊“選擇”按鈕，彈出確認對話框，點擊對話框中的“確認”按鈕，對應料線生效，并且條料線的線框及文字變綠，表示已選中。點擊對話框中的“取消”按鈕，則對應料線的選擇不生效。

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備（包括膠帶機和三通分料器），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，在總貌畫面中應出現一條細的折線，覆蓋本料線所有的設備，同時表征料流的走向。

3）選中一條料線之后（不管該線上的設備是否運行或者其他狀態），同時顯示該料線的操作按鈕和模式燈。①在系統總貌右上方指定位置顯示該料線的操作按鈕（可同時運行的料線的按鈕位置已分開），點擊之后彈出L3級料線操作面板，進行本料線的順序啟動和順序停止操作；②該按鈕邊設有操作模式燈，綠色燈配順控模式文字，灰色燈配手動模式文字。

4）料線操作L3級面板設有“三通就位”“響鈴操作”“順序啟動”“順序停止”“退出順控”“急停”6個按鈕。

7.3 料線啟動操作

1）第一步點擊“三通就位”按鈕，相應的三通分料器動作，只要本線有一個三通未到位，則不能繼續。

2）第二步點擊“預警響鈴”按鈕，提醒現場該料線設備準備啟動。

3）第三步點擊“順序啟動”按鈕，點擊順序啟動之后，本線進入“順控模式”，從最下游依次向上啟動。若中途啟動失敗則報警，同時退出順控模式，保持設備現狀。

4）在順控模式中，如果出現緊急情況，操作員點擊L3級畫面中的急停按鈕，本線所有設備立刻停車，同時退出順控模式。

7.4 關于順控模式的說明

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

料線啟動過程的順控模式的起點是鼠標點擊“順序啟動”（第二步），終點是順序啟動結束；料線停止過程的順控模式的起點是鼠標點擊“順序停止”，終點是順序停止結束。

當料線處于順控模式時，線內所有設備不允許單機手動操作，相應設備的“啟動按鈕”及“停止按鈕”上的文字變為白色，提示操作員不允許單機手動操作。即使誤點“啟動按鈕”或者“停止按鈕”，也為無效操作。

順控模式之外就是手動模式，當在手動模式時，可以允許操作員在HMI上單體操作設備（同時也受遠程/就地和聯鎖狀態的制約）。

退出順控模式的充分條件包括：

●順序啟動失敗

●順序停止失敗

●已經運行的設備出現綜合故障

●有設備停機

●有設備切就地

●有設備解除聯鎖

●操作員按退出順控按鈕

●操作員按急停按鈕。

8 L1級畫面：報警記錄

報警記錄畫面為Rockwell系統集成的報警記錄畫面，用來顯示報警日期、時間、類型及報警的具體描述。相關布局及設置基于Rockwell軟件的規定。

8.1 L1級畫面：趨勢曲線

趨勢曲線畫面為膠帶機電流趨勢曲線匯總畫面，采用Rockwell軟件的趨勢模板，通過不同的顏色區分各膠帶機的電流趨勢。畫面右上角設置溫度趨勢曲線趨勢畫面導航按鈕，通過點擊該L2級按鈕，可以切換到溫度趨勢L2級畫面中。相關布局及設置基于Rockwell軟件的規定。

8.2 L1級畫面：活動記錄

活動記錄調用Rockwell系統自帶歷史操作記錄控件，可以對用戶的操作進行記錄。相關布局及設置基于Rockwell軟件的規定。

8.3 L2級畫面

當某一L1級畫面需要顯示的內容過多或者操作步驟過多，則設置從屬于該L1級畫面的若干L2級畫面，對應該L2級畫面的切換按鈕。

8.4 L2級畫面：溫度趨勢畫面

此畫面風格及功能與L1級“趨勢曲線”畫面一致。點擊畫面右上方“返回電流趨勢”按鈕可以返回L1級“趨勢曲線”畫面中；點擊下一頁可以進入到下一個設備的溫度趨勢曲線L2級畫面中。由于畫面功能及風格一致，此處僅以5#甲膠帶機溫度趨勢曲線畫面為例，不再贅述。

8.5 L3級畫面

當操作員需要針對某一或某些具體動力設備或控制回路進行操作或干預的時候，則需要在流程圖上點擊相應設備圖標或控制回路圖標，彈出臨時的L3級窗口進行操作。操作結束后應及時關閉該L3級畫面。典型L3級畫面包括：膠帶機、振動給料機、各種泵、閥門、空壓機及其他工藝設備的操作畫面。L1級的“系統總貌”畫面上的設備圖標和控制回路圖標都設置成熱點區域，當鼠標移動到該區域中則自動變成可選取方框，提示操作員可以點擊彈出L3級操作畫面。

9 結束語

通過此次酒鋼儲運部原8A皮帶卸料小車自動化改造，操作人員在主控室通過計算機遠程控制卸料小車，將原料自動卸于預訂的圓通倉內。另外在圓通倉內安裝料位檢測儀，將檢測數據上傳至PLC控制系統中，與皮帶運轉和自動卸料形成閉環控制。現場設備實現遠程自動化控制，崗位工遠離了現場的惡劣環境，通過計算機遠程控制，從本質上杜絕工人現場操作生產設備。