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PLC及其组态软件在取料机上的应用

未知 2019-07-22 10:53

1 引言

  从国内外的发展趋势上看,实现移动机的自动取料工作方式是必然的方向。为此,在大型取料机上增加HMI人机交互画面和部分硬件设备。对控制系统硬件线路和PLC的程序加以改进,便可以通过HMI进行参数设置、故障报警和屏幕操作,实现半自动取料功能,增强判断和处理故障的能力,降低劳动强度,大大提高作业效率。

2 取料机半自动取料特点

  生产中,操作人员将取料机手动定位至料堆切入处,通过操作台上的HMI人机界面设定取料数量、旋回区域和步进距离,然后切换至半自动取料模式,通过HMI半自动取料启动按钮,进行自动取料作业。首先由启动一侧旋回区域自动向另一侧旋回取料,到达旋回区域的另一侧后,走行自动按设定值进行寸动,到达要求的寸动距离后,作反向旋回运转,周而复始直到达到设定的取料数量。

3系统组成

  整个控制系统由一套机载 PLC和一台XBT型触摸屏组成。其中 PLC主机采用QUANTUM系列140CPU11303;主要模块:1块CRP-93X-00,1块CRA-93X-00, 4块DDI-841-00,2块DAI-740-00, 2块DRA-840-00,1块AVI-030-00,1块AVO-020-00;触摸屏作为HMI人机界面,用作机器工作状态显示,报警信息的显示、复位,参数的设置及调整等,组态软件采用XBT-L1000。PLC主机采用ModBus工业通信协议与机载触摸屏进行数据交换。 系统总图结构图(见图1)

  

  3.1 采用MODBUS通讯协议

  HMI人机交互系统、PLC主站与分站之间的通讯方式、通讯协议和电气要求多种多样。有profibus、genis、rs232等。本系统将根据实际情况选用ModBus方式,充分满足系统开发和运行需要。

  取料机是现场移动大型设备,并且它的大车部分和旋臂部分来回频繁旋转,如果采用传统的控制方案,势必要铺设大量的控制和信号电缆,浪费大量的人力、物力,同时使系统复杂,而且大车部分和旋臂部分之间的电缆,由于旋转频繁还经常扭断,可靠性很差。考虑到实际情况本系统采用可靠的ModBus工业通信协议,取料机控制室的PLC主机和分站,用1根RG6同轴电缆连接起来进行通讯。这样可以降低成本,同时提高系统的可靠性,使系统易于扩展。

  3.2智能检测装置

  为提高设备性能以及实现机侧半自动取料的需要,在悬臂皮带侧增加一个皮带打滑装置,2个皮带检测跑偏装置,金属检测装置及一台电子称;在走行侧安装走行编码器及编码器接手,用于检测取料机走行位置,在料场两头各增加一套走行极限保护装置;旋回侧安装旋回编码器及接手装置;俯仰侧增加俯仰编码器及接手装置;操作室增加机侧手动取料方式/机侧半自动取料方式切换开关,一套UPS及一台施耐德触摸屏作为HMI界面。所有电气信号都将纳入PLC设备和HMI作为控制和监视使用。

4软件设计

  4.1 PLC程序设计

  本系统采用Concept2.6软件进行程序设计,通过操作台上的选择开关,可以选择三种操作模式:手动、联动、自动。手动模式为检修作业模式,在这种模式下,操作人员通过操作台的选择开关、按钮可以单独运行某台设备,设备运行条件比较简单,除了一些基本的电机电气保护外,均不影响设备的运转,如皮带上的金检、打滑、跑偏等均不影响皮带的运转。

  联动模式为正常作业时的取料模式,在这种模式下:皮带新增了打滑、跑偏保护,作业时会造成皮带停车。皮带新增了金属检测保护,作业时金属检测保护会造成皮带停车,操作人员必须捡出皮带上的金属后,在操作台上复位方可重新启动。新增触摸屏HMI上,操作人员可以看到设备的状态指示、报警指示、位置指示(旋回角度、走行位置、俯仰高度等)。旋回速度的控制采用4~20MA的模拟量控制,左旋和右旋各分为6档速度控制,操作人员通过旋回操作手柄的左旋、右旋、旋回减、旋回切控制回转。回转速度及方向在HMI上均有指示。新增一套电子称装置,HMI上有瞬时流量和累计量指示。当取料瞬时流量连续20s超过1200吨/小时,皮带启动蜂鸣器会响。联动取料流程图如图2所示。

  

  图2 联动取料流程图

  4.2组态软件设计

  采用XBT-L1000工控软件编制,触摸屏作为HMI人机界面,用作设备工作状态显示、报警信息显示、参数设置、复位等。该监控组态软件的结构框图如图3所示。

  

  (1) 人机参数设置界面

  控制、操作方便,能对系统被控设备进行实时控制,如启停设备、在线设置系统的某些工艺参数等,参数设置画面如图4所示。

  (2) 实时画面监视功能

  用图形、数值实时地显示现场被控设备的运行情况以及状态参数,使生产操作人员快速了解整个系统主要的设备运行情况。

  (3)报警功能

  当参数超过设定范围后或设备发生故障时,可根据不同的需要发出不同等级的声光报警,屏幕显示报警信息,操作人员根据报警信息切换到相应监控画面,可以立即排除故障。

5 结束语

  该系统具有节约投资、维护方便、性能稳定可靠等优点。实践证明本系统具有较强的抗干扰能力,操作简单方便。自投入使用后,其各项性能指标均满足了工艺设计要求,达到了预期使用效果,创造了良好的经济效益。

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