鐵路煤場裝車站自動裝車控制系統(tǒng)的研究

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1、鐵路煤場裝車站自動裝車控制系統(tǒng)的研究【摘要】運用工控機、RS485通訊總線技術(shù)和PLC系統(tǒng)核心控制程序，實現(xiàn)了鐵路裝車系統(tǒng)的實時控制，達到優(yōu)質(zhì)、實時、高效、低耗、安全、可靠自動裝車的目的，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、概述隨著自動化和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，工控機己得到廣泛的應用。工控機是根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的特點和要求而設(shè)計的電子計算機。它應用于工業(yè)生產(chǎn)中，實現(xiàn)各種控制目的、生產(chǎn)過程和調(diào)度管理自動化，以達到優(yōu)質(zhì)、實時、高效、低耗、安全、可靠、減輕勞動強度和改善工作環(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)。工控機與現(xiàn)場設(shè)備的信息交換是點對點的，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。某個設(shè)備可以方便地在一個分組中被增減，且不影響其他分組的功能實施?，F(xiàn)場總線將工控機系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備進行數(shù)字通信，這個網(wǎng)絡(luò)就稱為現(xiàn)場總線系統(tǒng)。二、實現(xiàn)原理根據(jù)現(xiàn)場實地考察、數(shù)據(jù)計算分析，煤場調(diào)度絞車在80到100秒就將車皮拉過放煤溜槽

3、，而在這段時間內(nèi)皮帶輸送機最多只能輸送22到28噸煤；即使皮帶輸送機滿負荷運行，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；費時，費力，操作煩瑣；或者讓調(diào)度絞車運行幾秒，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、停止，對設(shè)備沖擊非常嚴重，并且控制不準確，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)度絞車實現(xiàn)無級變頻調(diào)速運行，既能實現(xiàn)絞車運行的精確控制，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。在給煤皮帶輸送機上加裝核子秤，用于監(jiān)測皮帶上的煤的實時流量，以控制調(diào)度絞車、皮帶運輸機、給煤機、電動液壓老虎口，

4、放煤溜槽的同步按序運行。在給煤皮帶驅(qū)動電機上加裝變頻控制系統(tǒng)，實現(xiàn)驅(qū)動電機的軟啟動，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。在皮帶輸送機機頭位置上方、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、煤倉溜煤槽上的實時煤量，以及車皮實際裝煤情況。系統(tǒng)控制核心程序設(shè)計在日本三菱PLC控制器上運行，以實現(xiàn)集中控制邏輯，保證系統(tǒng)高速、可靠、實時運行。節(jié)點控制部分通過PLC控制器、中間繼電器，獨立驅(qū)動被控節(jié)點可靠運行，通過RS485現(xiàn)場總

5、線與上位機（工業(yè)PC機）通訊，以簡化系統(tǒng)設(shè)計，保證系統(tǒng)簡單、快捷，可靠運行。三、總線結(jié)構(gòu)現(xiàn)場總線共七個站點（一個主站、六個從站）。主站0#:主控操作臺；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。各站點均采用RS485總線通訊方式。上位機（工業(yè)PC機）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，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集，便于司控人員實時監(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、裝車流程車皮到達裝車站后，系統(tǒng)根據(jù)光電開關(guān)定位信號，自動將車皮放置到裝煤位置，同

6、時放下溜槽，響起開車預告信號，隨后依次集控開啟系統(tǒng)各個皮帶機和給煤機。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拖動絞車，實現(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)核子秤所計量的裝煤量自動增減給煤機數(shù)量及調(diào)節(jié)皮帶速度。待一節(jié)車皮裝車接近完畢時，通過O#PLC

7、擴展模塊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，判斷是否已達到預計裝車噸位，當達到所需煤量時，抬起放煤溜槽，同時響起兩聲計量信號給主控臺和磅秤房。待車輛上秤后，系統(tǒng)發(fā)出一聲響鈴給主控臺和磅秤房，待計量完畢后系統(tǒng)根據(jù)磅秤發(fā)出的三聲計量結(jié)束信號，自動開始下一節(jié)車皮的裝煤過程。五、結(jié)論本系統(tǒng)通過工控機與現(xiàn)場總線的有機結(jié)合，實現(xiàn)了裝車自動控制，具備以下優(yōu)點：