基于PLC技术的港口物料输送控制系统的研发

崔加彬　赵湘前

【摘 要】根据港口物料输送的工艺特点，唐山港京唐港区煤炭泊位工程进行了控制系统设计，控制系统内部采用ControlNet链接，与港口的其他控制系统采用以太网链接。根据系统的控制要求，设计了典型的控制原理图。

【关键词】港口；物料输送；原理图

0.引言

随着自动化技术的发展，对港口物料传送系统控制稳定性、安全性与智能化程度的要求也越来越高。在原有自动化系统组成框架之上，不但要求提高系统组成的硬件质量，具有更快的响应速度，更重要的必须提供给操作者更加友好的操作界面、更完善的自动控制、更合理的连锁保护[1]。

本文的研究背景为唐山港京唐港区煤炭泊位工程的自控部分。该项目要建2个15万吨级煤炭卸船泊位（码头主体结构按照同时靠泊2艘20万吨级散货船设计）和3个10万吨级煤炭装船泊位，需要进行配套的电气自动化控制系统的设计与安装调试。

本工程主要包括两条流程生产线，分别由两套PLC控制。控制系统主要由可编程序控制器（PLC），监控操作站（CGP），工程师站（PC），服务器等组成。主要完成工艺流程操作所要求的流程逆序启动，顺序停止，故障停机，流程切换及控制系统操作、监控管理等功能。该部分电气控制系统可分为四个层次，分别是：操作控制级、联锁控制级、接口控制级、功率控制级。操作控制级的设备主要有中央控制系统操作站和现场操作箱，联锁控制级由PLC控制器组成，接口控制级由控制继电器组成，功率控制级由高压开关柜组成。

1.港口物料输送控制系统工艺设计

港口物料输送系统工艺组成图1所示，具体工艺设备和控制流程如下：

1#PLC系统主要包括从翻车机、皮带机，再到堆料机的进厂作业流程，从堆取料机、皮带机，再到装船机的出厂作业流流程；与各辅助设备（如：除尘器，三通，排水器，除铁器，皮带秤等）之间的联锁；与各大机之间的信号通讯与联锁。

2#PLC系统主要包括从卸船机、皮带机，再到堆料机的进厂作业流程，从堆取料机、皮带机，再到装车楼的出厂作业流；与各辅助设备（如：除尘器，三通，排水器，除铁器，皮带秤等）之间的联锁；与各大机之间的信号通讯与联锁。

控制系统分中控室自动操作方式、中控室集中手动操作方式和现场机侧操作方式。通过现场机侧操作箱内的选择开关，选择不同的操作方式。控制室操作台还设有用于系统紧急停车的急停按钮开关。当按下急停按钮开关后运行设备全部停机。在各种操作方式设备运行中，所有设备的状态信号能在MMI画面上显示。

设在中央控制室的监控层由监控计算机、I/O服务器、监控管理服务器和高性能数据交换机组成高速监控网络，通过光纤网络，负责向 PLC 发出各种控制命令，获得各种流程运行信息，提供直接的流程管理和监控。控制系统具备的功能主要有：受控设备联锁控制，常规操作数据设定操作，数据的整理与传递及其他系统通信接口，设备状态的监视与故障处理，有关系统与外部设备连锁的硬件接口。主要完成工艺流程操作所要求的流程逆序启动，顺序停止，故障停机，流程切换及控制系统操作、监控管理等功能。

故障停机和紧急停机：作业过程中如果设备发生故障，故障设备和上游设备立即停机，下游设备待物料排清后顺序停机。现场操作台上设有紧急停机按钮，当发生紧急情况时，MMI操作员可以操作该按钮，使皮带机系统紧急停机，该按钮至现场所有设备的急停连锁采用硬线。另现场操作箱上有现场紧停按钮，当按下该按钮时正在运行的相应设备被紧停。

2.港口物料输送控制系统电气设计

控制网主要完成数据采集、流程控制、数据传送、监视、操作、数据处理、信息查询以及图形拷贝等功能[2]。本项目新增的两套PLC不但要完成他们之间的互相通讯，还需要与其他控制设备进行通讯，以便组成港口整体控制网络。两套PLC之间采用CONTROLNET网络连接，与港口其他PLC通讯以太网连接。与其通讯的网络站中包括：中央控制系统PLC、洒水除尘控制系统PLC、卸船机PLC、装船机PLC、翻车机PLC、堆/取料机PLC、装车楼PLC和中央控制室的监控操作站等。网络通讯介质：光纤、同轴电缆和双绞线电缆（室外部分均采用光纜连接）。工业以太网主干网络通讯速率为1000M（采用IEC61158标准通讯协议或其它同类标准通讯协议），工业以太网交换机与PLC通讯速率为100M。具体网络图如下所示：

3.结论

控制系统采用罗克韦尔公司功能较强的1756系列PLC，CPU型号为L75，系统在满足功能性要求的同时，兼顾了网络拓展性和IO拓展性，以便以后升级。 [科]

【参考文献】

[1]史宜巧.PLC 技术及应用[M]北京：机械工业出版社，2009.

[2]刘建华.PLC网络控制系统在自动生产线上的应用[J].长春理工大学学报，2011：195-196.