PLC及其組態(tài)軟件在取料機(jī)上應(yīng)用
發(fā)布日期：2022-07-20 點(diǎn)擊率：84
1 引言 從國內(nèi)外的發(fā)展趨勢上看，實(shí)現(xiàn)移動機(jī)的自動取料工作方式是必然的方向。為此，在大型取料機(jī)上增加HMI人機(jī)交互畫面和部分硬件設(shè)備。對控制系統(tǒng)硬件線路和PLC的程序加以改進(jìn)，便可以通過HMI進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、故障報警和屏幕操作，實(shí)現(xiàn)半自動取料功能，增強(qiáng)判斷和處理故障的能力，降低勞動強(qiáng)度，大大提高作業(yè)效率。
2 取料機(jī)半自動取料特點(diǎn)
生產(chǎn)中，操作人員將取料機(jī)手動定位至料堆切入處，通過操作臺上的HMI人機(jī)界面設(shè)定取料數(shù)量、旋回區(qū)域和步進(jìn)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(jìn)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(dá)旋回區(qū)域的另一側(cè)后，走行自動按設(shè)定值進(jìn)行寸動，到達(dá)要求的寸動距離后，作反向旋回運(yùn)轉(zhuǎn)，周而復(fù)始直到達(dá)到設(shè)定的取料數(shù)量。
3系統(tǒng)組成
整個控制系統(tǒng)由一套機(jī)載 PLC和一臺XBT型觸摸屏組成。其中 PLC主機(jī)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(jī)界面，用作機(jī)器工作狀態(tài)顯示，報警信息的顯示、復(fù)位，參數(shù)的設(shè)置及調(diào)整等，組態(tài)軟件采用XBT-L1000。PLC主機(jī)采用ModBus工業(yè)通信協(xié)議與機(jī)載觸摸屏進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 系統(tǒng)總圖結(jié)構(gòu)圖(見圖1)
3.1 采用MODBUS通訊協(xié)議
HMI人機(jī)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(shí)際情況選用ModBus方式，充分滿足系統(tǒng)開發(fā)和運(yùn)行需要。
取料機(jī)是現(xiàn)場移動大型設(shè)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(shè)大量的控制和信號電纜，浪費(fèi)大量的人力、物力，同時使系統(tǒng)復(fù)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(shí)際情況本系統(tǒng)采用可靠的ModBus工業(yè)通信協(xié)議，取料機(jī)控制室的PLC主機(jī)和分站，用1根RG6同軸電纜連接起來進(jìn)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(kuò)展。
3.2智能檢測裝置
為提高設(shè)備性能以及實(shí)現(xiàn)機(jī)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(jī)走行位置，在料場兩頭各增加一套走行極限保護(hù)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(jī)側(cè)手動取料方式/機(jī)側(cè)半自動取料方式切換開關(guān)，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(shè)備和HMI作為控制和監(jiān)視使用。
4軟件設(shè)計
4.1 PLC程序設(shè)計
本系統(tǒng)采用Concept2.6軟件進(jìn)行程序設(shè)計，通過操作臺上的選擇開關(guān),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(guān)、按鈕可以單獨(dú)運(yùn)行某臺設(shè)備，設(shè)備運(yùn)行條件比較簡單，除了一些基本的電機(jī)電氣保護(hù)外，均不影響設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，如皮帶上的金檢、打滑、跑偏等均不影響皮帶的運(yùn)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(hù)，作業(yè)時會造成皮帶停車。皮帶新增了金屬檢測保護(hù)，作業(yè)時金屬檢測保護(hù)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(fù)位方可重新啟動。新增觸摸屏HMI上，操作人員可以看到設(shè)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)?；剞D(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(dāng)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。聯(lián)動取料流程圖如圖2所示。
圖2 聯(lián)動取料流程圖
4.2組態(tài)軟件設(shè)計
采用XBT-L1000工控軟件編制，觸摸屏作為HMI人機(jī)界面，用作設(shè)備工作狀態(tài)顯示、報警信息顯示、參數(shù)設(shè)置、復(fù)位等。該監(jiān)控組態(tài)軟件的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。
(1) 人機(jī)參數(shù)設(shè)置界面
控制、操作方便，能對系統(tǒng)被控設(shè)備進(jìn)行實(shí)時控制，如啟停設(shè)備、在線設(shè)置系統(tǒng)的某些工藝參數(shù)等，參數(shù)設(shè)置畫面如圖4所示。
(2) 實(shí)時畫面監(jiān)視功能
用圖形、數(shù)值實(shí)時地顯示現(xiàn)場被控設(shè)備的運(yùn)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(shè)備運(yùn)行情況。
(3)報警功能
當(dāng)參數(shù)超過設(shè)定范圍后或設(shè)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(yīng)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(hù)方便、性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)踐證明本系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，操作簡單方便。自投入使用后，其各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足了工藝設(shè)計要求，達(dá)到了預(yù)期使用效果，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
