摘 要：結(jié)合包鋼綜合料場的現(xiàn)狀，詳細論述了運用PLC控制技術(shù)在工藝工程中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及控制原理。系統(tǒng)整體采用調(diào)度室與現(xiàn)場相互協(xié)作的監(jiān)控模式，當(dāng)選擇現(xiàn)場手動時，電機運轉(zhuǎn)由現(xiàn)場人工控制;選擇遠方自動時，電機運轉(zhuǎn)由中心調(diào)度室下發(fā)控制命令，通過光纖環(huán)網(wǎng)傳輸至現(xiàn)場的PLC控制站，由現(xiàn)場各控制器根據(jù)實際編寫的控制程序來實現(xiàn)設(shè)備的啟動和停止。實踐表明該系統(tǒng)工作可靠、自動化程度高。 關(guān)鍵詞：PLC; 綜合料場; 光纖環(huán)網(wǎng); 控制 Abstract: Integrated with the current status of Baotou steel and iron group Comprehensive materials yard, this article discusses the network structure and control theory of PLC technology in the process control engineering in detail. This project wholly used the monitoring mode of control center cooperating with the scene. When choosing the scene manual, motors are running from the scene manual control; When choosing a distant mode automatically, they are running under the control commands sent out by the control center, delivered to the PLC control station in scene through the fiber ring network and according to the actual control procedures in the controller to achieve the equipments’ startup and stop. Practice shows that the system is reliable, high degree of automation. 　　Key words: PLC; Comprehensive materials yard; Optical fiber ring network; Control 1 引言 　　隨著計算機技術(shù)引入工業(yè)控制系統(tǒng)，PLC已經(jīng)成為工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的重要組成部分。包鋼原料場是一個大型綜合原料處理系統(tǒng)，整個綜合料場占地約6平方公里。要保證一個大型現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)正常運轉(zhuǎn)，首先必須保證原料正常、穩(wěn)定、高效供應(yīng)。包鋼原料場工藝復(fù)雜、設(shè)備多、距離長，原料場主要生產(chǎn)設(shè)備有：膠帶運輸機、堆料機、取料機、帶斗門機、圓盤給料機、卸車機、移動小車等。由這些設(shè)備組成輸入、混勻、配料、輸出等主要系統(tǒng)。這些運輸系統(tǒng)由皮帶運輸機構(gòu)成復(fù)雜的運輸網(wǎng)絡(luò)，工藝流程復(fù)雜。為提高設(shè)備效率，穩(wěn)定地向高爐、燒結(jié)供料，必須實現(xiàn)原料處理作業(yè)的自動化控制[1]。 2 控制系統(tǒng)的組成及原理 　　電氣控制設(shè)備主要由浙江中控技術(shù)有限公司的GCS-1控制系統(tǒng)和各種電機和變頻器組成。 [align=center] 圖1 系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓撲圖[/align] 　　2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 　　2.1.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖 　　由于整個料場設(shè)備很多，所以控制系統(tǒng)依據(jù)現(xiàn)場電氣的分配原則分為11個控制站（電磁站），分別控制混勻系統(tǒng)、卸料系統(tǒng)、礦石及焦炭篩分系統(tǒng)、原料輸入系統(tǒng)、原料輸出系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)的各個設(shè)備。每個控制站均采用冗余的PLC控制系統(tǒng)，通過雙層雙光纖環(huán)網(wǎng)與中心調(diào)度室進行通訊，來實現(xiàn)設(shè)備的監(jiān)控。系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1。 　　2.1.2 雙層光纖環(huán)網(wǎng) 　　由于系統(tǒng)分站較多，地域廣，而且系統(tǒng)要求的可靠性很高，所以在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中采用冗余方式。雙層光纖環(huán)網(wǎng)由兩個平行的單層光纖環(huán)網(wǎng)構(gòu)成，主要網(wǎng)絡(luò)部件采用MOXA的光纖轉(zhuǎn)RJ45口的光纖環(huán)網(wǎng)交換機。它除了具備光纖網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離遠，傳輸信號不易受到干擾的特點外，還具有環(huán)網(wǎng)的優(yōu)點，處在環(huán)網(wǎng)中的任何節(jié)點斷開或環(huán)網(wǎng)中的任一點斷開，并不會影響網(wǎng)絡(luò)的正常運行，只是由原來的環(huán)網(wǎng)變?yōu)閱慰偩€的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。雙層的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)本身就具有冗余的功能，使網(wǎng)絡(luò)更加可靠。 　　2.1.3 控制站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 　　在各控制站中均配置為冗余的CPU，使各站具有冗余功能，各有兩個光纖環(huán)網(wǎng)交換機，用于連接兩層光纖環(huán)網(wǎng)。由于整個綜合料場是一個整體，工藝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊密，設(shè)備間連鎖信號較多，而我們各個控制站的分站原則是按照電氣站進行分離的，主要依據(jù)是現(xiàn)場各個設(shè)備所在的地理位置，人為將整個系統(tǒng)進行分割，所以在各個控制站的站間數(shù)據(jù)交換將非常頻繁，而且相對比較重要，因此我們將CPU以太網(wǎng)接口直接與光纖交換機相連。 　　2.2 控制原理 　　綜合料場作業(yè)流程控制是一種生產(chǎn)過程控制。原料運輸與加工的生產(chǎn)過程，是在統(tǒng)一控制下的一群設(shè)備的集約化行動。原料區(qū)改造后共有作業(yè)流程335條，其中允許同時運行的流程32條;運行過程中可切換路線的流程有49組98條;運行過程中可換料種的流程有11條，此外，還有9組流程具有疊加功能。 　　流程控制要求： 　　1） 擁有相關(guān)設(shè)備的流程，稱為互相“干擾”的流程，通常情況下只允許其中一條運行?？紤]到系統(tǒng)能力充裕，輸送物料相同，起點不同，終點相同的若干流程可不互相干擾，允許同時交叉運轉(zhuǎn)。另外，還有一些流程可以相互切換。 　　2） 綜合料場最多可以有25條無相關(guān)設(shè)備的互相不干擾的流程，這些流程可以同時運行。 　　3） 不論是原料運輸作業(yè)還是加工作業(yè)，流程的啟動、給料、順停全過程，必須完全符合工藝要求，必須把整個生產(chǎn)線上的余料全部排放干凈才能停止。 　　4） 任一流程的順序啟動、順序停止或設(shè)備故障，不影響正在運行的其它流程。 　　5） 具有完善的流程狀態(tài)演變過程的顯示和報警功能，可保障運行安全，操作靈活方便[2]。 　　2.2.1 皮帶控制程序 　　皮帶控制包括：普通皮帶控制和正反轉(zhuǎn)皮帶控制，原理類似，下面以普通皮帶控制為例簡要說明。 　　設(shè)備自動啟動條件具備，自動狀態(tài)下按下啟動按鈕（或順啟條件具備），首先輸出電鈴信號，發(fā)出啟動警報，同時開始計時，3秒后發(fā)出皮帶啟動指令輸出至現(xiàn)場接觸器，使其動作，啟動電機，同時返回設(shè)備運行信號，會同啟動輸出指令一起為DO輸出做自保持。當(dāng)按下停止按鈕后，自動啟動回路斷開，DO無輸出，接觸器斷開，設(shè)備停止。 　　設(shè)備手動啟動條件具備，手動狀態(tài)下按下手動啟動壓扣，手動啟動回路接通，發(fā)出皮帶啟動輸出指令至現(xiàn)場接觸器，接觸器動作，啟動電機，同時返回設(shè)備運行信號，會同啟動輸出指令一起為DO輸出做自保持。當(dāng)按下手動停止按鈕后，手動啟動回路斷開，DO無輸出，接觸器斷開，設(shè)備停止。 　　2.2.2 設(shè)備連鎖停止 　　當(dāng)所選料線設(shè)備正常運行，若料線其中一個設(shè)備停止（故障或非故障停車），則所選料線此設(shè)備上游設(shè)備將聯(lián)鎖停止，下游設(shè)備仍保持運行。例如，若所選料線為A1→A2→A3→A4→A5→A6都處于運行裝態(tài)，當(dāng)A5出現(xiàn)故障停車時，其上游設(shè)備A1→A2→A3→A4都將停止，而下游設(shè)備A6則仍處于運行狀態(tài)。由于料場控制是順控的過程，這樣可以避免因中間設(shè)備故障停機而發(fā)生堆料情況，有效地減少經(jīng)濟損失。 　　2.2.3 設(shè)備順起 　　設(shè)備順起首先要確定所選料線中各設(shè)備具備自動啟動條件。選擇合適料線，按下順起按鈕后，設(shè)備將從所選料線從下往上逐個啟動。直至所選擇的料線全部啟動完畢后或順起指令發(fā)出100秒后順起復(fù)位。若順起失敗或其他原因需要停止設(shè)備啟動，則可按下順起復(fù)位按鈕將其手動復(fù)位。 　　2.2.4 倒系統(tǒng) 　　當(dāng)所選料線設(shè)備正常運行，若需要小范圍更改料線而不是整個系統(tǒng)停車，則可執(zhí)行“倒系統(tǒng)”操作。此時倒系統(tǒng)不會使整個系統(tǒng)停車，但是在倒系統(tǒng)結(jié)束后，應(yīng)及時點擊“倒系統(tǒng)”按鈕使倒系統(tǒng)操作結(jié)束。 　　2.2.5 系統(tǒng)急停 　　在現(xiàn)場時常會發(fā)生人們難以預(yù)料的情況，此時如果每個設(shè)備都要現(xiàn)場操作人員手動停止的話，往往可能快速性不夠，很難達到一有情況就全線立即停車的目的。在軟件中設(shè)置“急?！?，保證對現(xiàn)場事故迅速作出反應(yīng)，最大限量達到避免現(xiàn)場操作人員傷亡和減少經(jīng)濟損失的效果。當(dāng)監(jiān)控畫面按下“急?！卑粹o時，整個料場系統(tǒng)所有設(shè)備都會無條件停車。 3 系統(tǒng)功能 　　（1）按照生產(chǎn)需要選擇上料、堆料、取料、應(yīng)急取料等不同的流程， 并控制流程上設(shè)備的順序啟動、同時啟動、順序停止、同時停止、緊急停止、故障停止等。 　?。?）可以根據(jù)生產(chǎn)需要選擇不同的含鐵原料， 改變或設(shè)定各種含鐵原料的配比，通過自動配料控制系統(tǒng)實現(xiàn)所選原料按配比下料。 　?。?）報表打印功能?？梢栽诿看胃淖兣浔群髮⒃浔群托屡浔却蛴〕鰜? 可以統(tǒng)計各班的配料總量、各種原料的消耗量， 在當(dāng)班結(jié)束時打印出來; 統(tǒng)計每月的配料總量、各種原料的月消耗量，每月末以報表的形式打印出來。 　?。?）報警功能。本控制系統(tǒng)可以在生產(chǎn)過程中實時監(jiān)控各種關(guān)鍵設(shè)備的運行狀況，若設(shè)備的運行參數(shù)超出預(yù)先設(shè)定的上下限，則在主控室的上位機上發(fā)出報警信息，提醒操作人員采取相應(yīng)的措施。 　?。?）故障記錄功能。本系統(tǒng)可以記錄在運行過程中出現(xiàn)故障的設(shè)備， 故障時間及有關(guān)故障的簡單信息， 方便維護人員維護系統(tǒng)設(shè)備[3]。 4 結(jié)束語 　　系統(tǒng)自調(diào)試、投入運行以來，運行狀態(tài)良好。實踐證明，采用GCS-1控制系統(tǒng)及光纖環(huán)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，很好的適應(yīng)了控制設(shè)備多、采集分站較多、地域分布較廣、實時性要求較高，系統(tǒng)可靠性要求高的場合，解決了綜合料場各控制站與中心控制站數(shù)據(jù)交換的問題，使現(xiàn)場設(shè)備在中心調(diào)度室進行集中控制節(jié)省了大量的操作人員和項目投資。在整個系統(tǒng)中，PLC、變頻器和網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合使用，減少了現(xiàn)場電纜的敷設(shè)，提高了設(shè)備的可靠運行和自動化程度，降低了設(shè)備維護量，且在生產(chǎn)過程中節(jié)省人力、減少中間環(huán)節(jié)，有效提高了生產(chǎn)效率。 參考文獻 　　[1] 王沖輪.PLC在馬鋼原料場自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電氣應(yīng)用,2005,24（1）:110～112 　　[2] 付應(yīng)紅，李曉帆，項進解.軟PLC（SoftPLC）技術(shù)、產(chǎn)品及控制方案探討[J].微計算機信，2000，16（5）：27～29 　　[3] 鄭晨，鞏建平.現(xiàn)代可編程控制器原理與應(yīng)用[M].（第三版）.北京：科學(xué)出版社，1997