鐵路煤場裝車站自動(dòng)裝車控制系統(tǒng)的研究

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1、鐵路煤場裝車站自動(dòng)裝車控制系統(tǒng)的研究【摘要】運(yùn)用工控機(jī)、RS485通訊總線技術(shù)和PLC系統(tǒng)核心控制程序，實(shí)現(xiàn)了鐵路裝車系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制，達(dá)到優(yōu)質(zhì)、實(shí)時(shí)、高效、低耗、安全、可靠自動(dòng)裝車的目的，在RS232C接口加裝光隔電流環(huán)，成功地解決了該接口的干擾問題。【關(guān)鍵詞】工控機(jī)RS485通訊總線PLCRS232C光隔電流環(huán)裝車系統(tǒng)控制一、概述隨著自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，工控機(jī)己得到廣泛的應(yīng)用。工控機(jī)是根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)和要求而設(shè)計(jì)的電子計(jì)算機(jī)。它應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)各種控制目的、生產(chǎn)過程和調(diào)度管理自動(dòng)化，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)、實(shí)時(shí)、高效、低耗、安全、可靠、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和改善工作環(huán)境之目的?，F(xiàn)場總線是

2、連接智能現(xiàn)場設(shè)備和工控機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的最下層的通信網(wǎng)絡(luò)。工控機(jī)與現(xiàn)場設(shè)備的信息交換是點(diǎn)對點(diǎn)的，現(xiàn)場總線的介入減少了電氣布線的數(shù)量，尤其在制造系統(tǒng)中，不僅可以減少控制系統(tǒng)的成本和復(fù)雜程度，而且可以減少電氣控制柜底部容納電纜的空間，所以這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以使制造系統(tǒng)的修改變得容易。網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)允許處理功能分布至若干小規(guī)模智能單元，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)趨向模塊化。某個(gè)設(shè)備可以方便地在一個(gè)分組中被增減，且不影響其他分組的功能實(shí)施?，F(xiàn)場總線將工控機(jī)系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行數(shù)字通信，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)就稱為現(xiàn)場總線系統(tǒng)。二、實(shí)現(xiàn)原理根據(jù)現(xiàn)場實(shí)地考察、數(shù)據(jù)計(jì)算分析，煤場調(diào)度絞車在80到100秒就將車皮拉過放煤溜槽

3、，而在這段時(shí)間內(nèi)皮帶輸送機(jī)最多只能輸送22到28噸煤；即使皮帶輸送機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行，輸送60噸煤最少也需要216秒。車皮需要倒回去再裝一次至兩次才能裝到所需煤量；費(fèi)時(shí)，費(fèi)力，操作煩瑣；或者讓調(diào)度絞車運(yùn)行幾秒，停止幾秒，以裝載所需煤量，這將造成調(diào)度絞車的頻繁啟動(dòng)、停止，對設(shè)備沖擊非常嚴(yán)重，并且控制不準(zhǔn)確，操作煩瑣。因此，決定在調(diào)度絞車上加裝變頻調(diào)速控制系統(tǒng)、絞車測速系統(tǒng)，使調(diào)度絞車實(shí)現(xiàn)無級變頻調(diào)速運(yùn)行，既能實(shí)現(xiàn)絞車運(yùn)行的精確控制，又能將設(shè)備的沖擊減到最小，延長設(shè)備使用壽命，節(jié)能降耗。在給煤皮帶輸送機(jī)上加裝核子秤，用于監(jiān)測皮帶上的煤的實(shí)時(shí)流量，以控制調(diào)度絞車、皮帶運(yùn)輸機(jī)、給煤機(jī)、電動(dòng)液壓老虎口，

4、放煤溜槽的同步按序運(yùn)行。在給煤皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)上加裝變頻控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的軟啟動(dòng)，節(jié)約能源的目的。在軌道邊加裝車皮位置探測器，以精確定位車皮位置。給放溜槽加裝限位開關(guān)，以確保溜槽在指定區(qū)間運(yùn)行，以防止放煤溜槽抬得過高或放置過低，造成下煤不暢或影響車皮通過。在皮帶輸送機(jī)機(jī)頭位置上方、各煤倉下部加裝視頻攝像頭，在一、二號操作室加裝視頻監(jiān)視器，以監(jiān)測皮帶輸送機(jī)、煤倉溜煤槽上的實(shí)時(shí)煤量，以及車皮實(shí)際裝煤情況。系統(tǒng)控制核心程序設(shè)計(jì)在日本三菱PLC控制器上運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)集中控制邏輯，保證系統(tǒng)高速、可靠、實(shí)時(shí)運(yùn)行。節(jié)點(diǎn)控制部分通過PLC控制器、中間繼電器，獨(dú)立驅(qū)動(dòng)被控節(jié)點(diǎn)可靠運(yùn)行，通過RS485現(xiàn)場總

5、線與上位機(jī)（工業(yè)PC機(jī)）通訊，以簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)簡單、快捷，可靠運(yùn)行。三、總線結(jié)構(gòu)現(xiàn)場總線共七個(gè)站點(diǎn)（一個(gè)主站、六個(gè)從站）。主站0#:主控操作臺(tái)；從站1#:主控PLC控制柜；從站2林:附屬控制柜；從站3#:核子秤信號；從站4林:絞車變頻控制柜；從站5林:皮帶變頻控制柜；從站6林:皮帶變頻控制柜。各站點(diǎn)均采用RS485總線通訊方式。上位機(jī)（工業(yè)PC機(jī)）采集現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)，通過RS232接口與主站0#PLC編程口相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，便于司控人員實(shí)時(shí)監(jiān)控裝車現(xiàn)場。其系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)框圖如下：系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)框圖四、裝車流程車皮到達(dá)裝車站后，系統(tǒng)根據(jù)光電開關(guān)定位信號，自動(dòng)將車皮放置到裝煤位置，同

6、時(shí)放下溜槽，響起開車預(yù)告信號，隨后依次集控開啟系統(tǒng)各個(gè)皮帶機(jī)和給煤機(jī)。裝煤過程中，通過裝在皮帶、及煤倉溜煤槽上的核子秤所測量的煤流量，將該煤流量測量值通過串行通訊傳給從站3#PLC（3#PLC把串行數(shù)據(jù)換算成煤流量噸位）。從站4#PLC（絞車變頻控制柜）通過RS485總線從3#PLC讀取煤流量測量值，經(jīng)過D/A（數(shù)模轉(zhuǎn)換）轉(zhuǎn)換成模擬信號后，傳送給變頻器信號參考輸入端，變頻器根據(jù)該參考信號輸出頻率控制電機(jī)拖動(dòng)絞車，實(shí)現(xiàn)通過皮帶上煤流量的大小調(diào)整絞車速度，以保證裝車過程中煤能均勻裝在車皮里。系統(tǒng)根據(jù)核子秤所計(jì)量的裝煤量自動(dòng)增減給煤機(jī)數(shù)量及調(diào)節(jié)皮帶速度。待一節(jié)車皮裝車接近完畢時(shí)，通過O#PLC

7、擴(kuò)展模塊232IF的RS232接口（傳輸距離15米）轉(zhuǎn)換為RS485接口（傳輸距離600米）接至軌道衡儀表輸出端讀取軌道衡稱重信號，判斷是否已達(dá)到預(yù)計(jì)裝車噸位，當(dāng)達(dá)到所需煤量時(shí)，抬起放煤溜槽，同時(shí)響起兩聲計(jì)量信號給主控臺(tái)和磅秤房。待車輛上秤后，系統(tǒng)發(fā)出一聲響鈴給主控臺(tái)和磅秤房，待計(jì)量完畢后系統(tǒng)根據(jù)磅秤發(fā)出的三聲計(jì)量結(jié)束信號，自動(dòng)開始下一節(jié)車皮的裝煤過程。五、結(jié)論本系統(tǒng)通過工控機(jī)與現(xiàn)場總線的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了裝車自動(dòng)控制，具備以下優(yōu)點(diǎn)：