PLC控制技术在印把子沟砂石加工系统中的应用

严洪浩　蔡智旭　杨军华

摘 要：印把子沟砂石加工系统是锦屏一级水电站主要砂石骨料供应加工系统，要保证大坝的混凝土浇筑，就要确保加工系统安全稳定可靠，PLC控制技术的运用使系统运行的可靠性和安全性都得到了提高，既使系统生产管理达到现代化的管理水平，加强了实时调度和监控，降低了现场工人的劳动强度，有利于更好地控制砂石料产品的质量。文章介绍了印把子沟砂石加工系统的设计功能，为其他同类系统设计和改造提供借鉴。

关键词：PLC控制系统；系统应用；印把子沟砂石加工系统

锦屏一级电站位于四川省凉山彝族自治州盐源县和木里县境内，是雅砻江干流下游河段的控制性水库梯级电站，印把子沟人工骨料生产系统主要承担锦屏一级水电站大坝、水垫塘、二道坝及部分泄洪洞和锦屏二级闸坝约680万m3混凝土所需的骨料供应任务，共需生产成品骨料约1585.5万t，其中粗骨料约1435万t，细骨料约150.5万t。

印把子沟砂石系统由粗碎車间、长胶转料线、一筛车间（包含中细碎车间）、二筛车间（包括超细碎车间）、三筛车间（包括棒磨机车间、石粉回收车间）和成品输送线（包括装车平台）组成。为了使系统安全稳定可靠，印把子沟砂石系统采用PLC控制技术，PLC控制技术的运用使系统运行的可靠性和安全性都得到了提高，既使系统生产管理达到现代化的管理水平，加强了实时调度和监控，减低了现场工人的劳动强度，有利于更好地控制砂石料产品的质量。

1 PLC控制系统及其应用

锦屏印把子砂石加工系统为计算机监控综合自动化系统，由砂石加工生产PLC控制系统、数字录像监控系统两部分组成。工控机上使用动态画面，界面友好，适应工艺流程变化。口令保护，分级管理，能与外部计算机系统联网。

PLC控制系统采用分层分布网络结构，在6个配电室配置19个信号采集站，在中央控制室配置一台工控机作为操作员站，一台工控机作为工程师站，为防止信号的干扰、防雷及控制距离较远等因素影响，各控制系统之间采用光纤进行通讯。

1.1 砂石加工生产PLC计算机监控系统

砂石加工生产PLC计算机监控系统由一个中央控制台、4个操作站程控屏、现地控制箱组成。即分为三个控制层级：中央控制级（计算机管理和控制层与全实时数字录影监控）、操作站单元控制级（PLC控制层）、现地操作层（设备现地控制箱或启动柜）。

具体分为：（1）在长胶系统A3胶带机配电室内设置一个马赛克模拟控制台PLC站，负责粗碎车间设备的状态信号采集及设备控制。（2）在加工系统1#配电室内设置马赛克模拟控制屏PLC站、上位机和中央程控台。程控台负责二筛车间、超细碎车间、棒磨车间。三筛车间、石粉回收车间的设备状态信号的采集和设备控制。上位机负责系统所有的设备状态信号采集及设备控制。（3）在2#配电室内设置一个马赛克模拟控制屏PLC站，负责一筛车间、中细碎车间设备的状态信号采集和设备控制。（4）在3#配电室内设置一个马赛克模拟控制屏PLC站，负责成品输送线及装车平台设备的状态信号采集和设备控制。其优先级别为：设备就地操作第一、中控室操作第二、操作站操作第三。

1.1.1 中控机功能

印把子砂石系统中控机使用PLC编程软件为GE VersaPra，组态软件为GE CIMPLICITY6.01开发运行版-35000 IO，有控制、操作以及组态画面模拟显示功能。其模拟显示部分有印把子砂石骨料系统生产工艺流程图和各车间子系统的组态图。各车间单独启动设置，其子系统组态图上均有各个被控设备的运行状态显示及操作界面，能对砂石系统生产设备的运行状态进行实时操作和显示跟踪。当某一设备发生故障时，该设备所在的子系统的模拟指示灯将闪烁，并发出报警声，操作人员可以最短时间了解运行状况，及时排除或通知检修人员处理故障。

1.1.2 程控台程控屏功能

程控台程控屏上有电源信号、正常运行绿色指示灯以及故障运行报警红色指示灯，电源启动按钮以及故障紧急停止按钮，自动以及远程手动两种控制方式的转换开关，电铃振动按钮，报警消声按钮和复位按钮。采取自动控制时，系统运行状态由工控机自动联锁控制；采取远程手动控制时，相应设备的自动联锁控制取消。

1.1.3 马赛克模拟屏功能

马赛克模拟屏上有印把子沟砂石系统生产工艺流程图及主要运行设备的运行状态反馈信号显示灯，通过信号反馈显示灯可以很容易地判断设备运行状态和设备的控制模式，值班电工可以通过反馈信号指示灯快速确定故障点。

1.1.4 现地操作控制箱功能

每一台设备都有1台现地操作控制箱，其控制级别为最高优先级。现地控制箱上设有两种工作状态，即远程和现地工作状态。在远程工作状态下，设备受中控机或程控台控制；在现地状态下，中控机和程控台将无法控制设备。现地控制箱可用于设备的调试和检修，避免造成意外人身或机械事故。

1.2 全实时数字录像监控系统

监控主机布置在A3胶带机配电室录影监控系统计算机操作台上，由一台8路监控主机（全实时硬盘录像系统），21"大屏幕监视器和8套全方位前端设备（摄像机、解码器、云台、防护罩等）组成。由于系统监控和视频监视系统都接在计算机网络上，所以1#配电室内中央控制室也可调硬盘录像机画面进行监控，掌握现场画面实况，方便调度管理。

监控主机采用DVtech公司沸点Ⅲ系列工控机型全实时视音频硬盘录像系统，该系统是集硬盘录像、矩阵切换、云台镜头控制、报警设防、撤防控制、移动侦测、网络传输为一体的全功能硬盘录像系统，采用工业计算机（IPC）结构，以一卡两路的MPEG-Ⅰ视音频同步压缩卡对图像和声音同步压缩并打包为一个完整的.MPG文件，系统最大容量可达16路，所有通道的视频图像（25帧/秒）实时显示、实时记录。

2 PLC控制系统应用中存在问题

2.1 由于长胶输送线采用变频启动柜启动运行，部分视频监控系统线路虽然采用了屏蔽电缆，但在经过变频启动柜时，未采取其他抗干扰措施，该线路仍然受到严重干扰，造成画面卡顿，无法实时传输。

2.2 在长胶输送胶带机洞内，受山体渗水影响，长距离胶带机的拉绳事故开关的控制器主板极其容易受潮，出现频繁故障报警。在实际运行过程中，从成本上考虑，在严重受潮部位，加装传统的气密式组合开关，作为安全事故开关。

2.3 整个PLC控制系统在2008年投入使用，其工控机运行系统为windows2000，后续使用过程中没有升级系统和更新，系统运行缓慢，偶尔还出现死机现象。

2.4 印把子加工系统的粗碎车间位于锦屏工地主干道交通洞内，配电室的电器设备受到破碎设备生产的粉尘和交通洞内汽车尾气灰尘双重影响，容易发生故障，故对于洞内布置且通风条件不好的配电室防尘密封工作一定要做好，必要时建议采用集装箱式封闭配电室，只预留相关接口在室外。

3 结束语

印把子沟砂石系统的PLC控制系统已运行六年，整个PLC控制系统运行稳定，其安全性和可靠性都得到了良好的验证。PLC控制系统涵盖了整个加工系统所有设备，对提高印把子沟砂石系统的生产能力，控制质量和成本控制起到了积极的推动作用。随着计算机和无线网络技术的发展，PLC控制系统也将不断进步，不断朝着更稳定、更方便、更自动化、更经济的方向发展。未来的砂石加工控制系统将会被无线通信模式代替现有有线电缆，更加有利于设备安装，节约成本。