PLC及其組態(tài)軟件在取料機上的應用

摘要：本文介紹PLC及組態(tài)軟件在大型取料機控制系統(tǒng)中的成功應用，詳細描述了控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、主要功能、性能特點及具體的實現(xiàn)方案。
Abstract: This paper gives an introduction to the industrial control configuration software and PLC at large take to anticipate the machine control success in the system application. including the system structure, main functions, characters and  detailed scheme.
Key words: PLC   control configuration software   
1 引言
從國內(nèi)外的發(fā)展趨勢上看，實現(xiàn)移動機的自動取料工作方式是必然的方向。為此，在大型取料機上增加HMI人機交互畫面和部分硬件設備。對控制系統(tǒng)硬件線路和PLC的程序加以改進，便可以通過HMI進行參數(shù)設置、故障報警和屏幕操作，實現(xiàn)半自動取料功能，增強判斷和處理故障的能力，降低勞動強度，大大提高作業(yè)效率。
2 取料機半自動取料特點
生產(chǎn)中，操作人員將取料機手動定位至料堆切入處，通過操作臺上的HMI人機界面設定取料數(shù)量、旋回區(qū)域和步進距離，然后切換至半自動取料模式，通過HMI半自動取料啟動按鈕，進行自動取料作業(yè)。首先由啟動一側(cè)旋回區(qū)域自動向另一側(cè)旋回取料，到達旋回區(qū)域的另一側(cè)后，走行自動按設定值進行寸動，到達要求的寸動距離后，作反向旋回運轉(zhuǎn)，周而復始直到達到設定的取料數(shù)量。
3系統(tǒng)組成
整個控制系統(tǒng)由一套機載 PLC和一臺XBT型觸摸屏組成。其中 PLC主機采用QUANTUM系列140CPU11303；主要模塊：1塊CRP-93X-00，1塊CRA-93X-00, 4塊DDI-841-00，2塊DAI-740-00， 2塊DRA-840-00，1塊AVI-030-00，1塊AVO-020-00；觸摸屏作為HMI人機界面，用作機器工作狀態(tài)顯示，報警信息的顯示、復位，參數(shù)的設置及調(diào)整等，組態(tài)軟件采用XBT-L1000。PLC主機采用ModBus工業(yè)通信協(xié)議與機載觸摸屏進行數(shù)據(jù)交換。

3.1 采用MODBUS通訊協(xié)議
HMI人機交互系統(tǒng)、PLC主站與分站之間的通訊方式、通訊協(xié)議和電氣要求多種多樣。有profibus、genis、rs232等。本系統(tǒng)將根據(jù)實際情況選用ModBus方式，充分滿足系統(tǒng)開發(fā)和運行需要。
取料機是現(xiàn)場移動大型設備，并且它的大車部分和旋臂部分來回頻繁旋轉(zhuǎn)，如果采用傳統(tǒng)的控制方案，勢必要鋪設大量的控制和信號電纜，浪費大量的人力、物力，同時使系統(tǒng)復雜，而且大車部分和旋臂部分之間的電纜，由于旋轉(zhuǎn)頻繁還經(jīng)常扭斷，可靠性很差�？紤]到實際情況本系統(tǒng)采用可靠的ModBus工業(yè)通信協(xié)議，取料機控制室的PLC主機和分站，用1根RG6同軸電纜連接起來進行通訊。這樣可以降低成本，同時提高系統(tǒng)的可靠性，使系統(tǒng)易于擴展。
3.2智能檢測裝置
為提高設備性能以及實現(xiàn)機側(cè)半自動取料的需要，在懸臂皮帶側(cè)增加一個皮帶打滑裝置，2個皮帶檢測跑偏裝置，金屬檢測裝置及一臺電子稱；在走行側(cè)安裝走行編碼器及編碼器接手，用于檢測取料機走行位置，在料場兩頭各增加一套走行極限保護裝置；旋回側(cè)安裝旋回編碼器及接手裝置；俯仰側(cè)增加俯仰編碼器及接手裝置；操作室增加機側(cè)手動取料方式/機側(cè)半自動取料方式切換開關，一套UPS及一臺施耐德觸摸屏作為HMI界面。所有電氣信號都將納入PLC設備和HMI作為控制和監(jiān)視使用。
4軟件設計
4.1 PLC程序設計
本系統(tǒng)采用Concept2.6軟件進行程序設計，通過操作臺上的選擇開關,可以選擇三種操作模式:手動、聯(lián)動、自動。手動模式為檢修作業(yè)模式，在這種模式下，操作人員通過操作臺的選擇開關、按鈕可以單獨運行某臺設備，設備運行條件比較簡單，除了一些基本的電機電氣保護外，均不影響設備的運轉(zhuǎn)，如皮帶上的金檢、打滑、跑偏等均不影響皮帶的運轉(zhuǎn)。
聯(lián)動模式為正常作業(yè)時的取料模式，在這種模式下：皮帶新增了打滑、跑偏保護，作業(yè)時會造成皮帶停車。皮帶新增了金屬檢測保護，作業(yè)時金屬檢測保護會造成皮帶停車，操作人員必須撿出皮帶上的金屬后，在操作臺上復位方可重新啟動。新增觸摸屏HMI上，操作人員可以看到設備的狀態(tài)指示、報警指示、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的模擬量控制,左旋和右旋各分為6檔速度控制,操作人員通過旋回操作手柄的左旋、右旋、旋回減、旋回切控制回轉(zhuǎn)。回轉(zhuǎn)速度及方向在HMI上均有指示。新增一套電子稱裝置，HMI上有瞬時流量和累計量指示。當取料瞬時流量連續(xù)20s超過1200噸/小時，皮帶啟動蜂鳴器會響。
4.2組態(tài)軟件設計
采用XBT-L1000工控軟件編制，觸摸屏作為HMI人機界面，用作設備工作狀態(tài)顯示、報警信息顯示、參數(shù)設置、復位等。
（1） 人機參數(shù)設置界面
控制、操作方便，能對系統(tǒng)被控設備進行實時控制，如啟停設備、在線設置系統(tǒng)的某些工藝參數(shù)等，參數(shù)設置畫面如圖
（2） 實時畫面監(jiān)視功能
用圖形、數(shù)值實時地顯示現(xiàn)場被控設備的運行情況以及狀態(tài)參數(shù)，使生產(chǎn)操作人員快速了解整個系統(tǒng)主要的設備運行情況。
（3）報警功能
當參數(shù)超過設定范圍后或設備發(fā)生故障時，可根據(jù)不同的需要發(fā)出不同等級的聲光報警，屏幕顯示報警信息，操作人員根據(jù)報警信息切換到相應監(jiān)控畫面，可以立即排除故障。
5 結(jié)束語
該系統(tǒng)具有節(jié)約投資、維護方便、性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。實踐證明本系統(tǒng)具有較強的抗干擾能力，操作簡單方便。自投入使用后，其各項性能指標均滿足了工藝設計要求，達到了預期使用效果，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。
參考文獻
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