浅析堆取料机的自动化系统设计

遇广宇+李品+白冰

摘 要：随着科学技术不断发展，机电设备越来越复杂，自动化系统在控制机械设备及整个生产过程中起着重要的作用，企业对整个生产系统的管理与维修也越来越重视。怎样使设备的管理与维护更加简单高效，本文从堆取料机自动化设计的角度提出了自己的观点及发案。

关键词：自动化系统； PLC； AS-I总线；诊断信息

1.概述

企业使用设备的目的主要有几点原因，危险区域使用，保障人员安全，缩短生产周期，增加生产效率，降低生产过程中的成本等。大部分企业是为了提高生产效率，那么怎样能提高设备的生产效率，降低其管理及使用成本，除了加强平时人为对设备的科学管理和维护外，设备自身的自动化系统也应给出一些议价，报告“自己”的使用情况，提示使用者设备异常情况，给出相应的处理意见。下面就自动化系统在堆取料机上的应用做进一步探讨。

2.现状分析

随着总线技术的发展，在堆取料機控制系统中现场总线已经取代了大部分原始硬接线通信方式，它具有节省硬件数量与投资、节省安装费用、提高了系统的准确性与可靠性等特点，深受广大用户青睐。用于堆取料机控制系统中分布式I/O、变频器、人机界面及编码器的通讯连接，用以实现I/O的远程扩展、变频器的启停及速度给定、堆取料机的回转角度及行走位移的数据采集等基本应用。这对于操作者来说只感受到了设备带来的一部分便利，但对于维修维护人员来讲这样的设备仍不太便捷，自动化系统并没有将所有功能发挥的淋漓尽致。可以这样理解硬件很强大，但内部程序的短板导致设备无法将硬件的功能发挥出来。大多数堆取料机的设计紧紧拥有基本功能，而没有具备设备异常的预判、故障诊断分析等功能。针对此种情况，堆取料机的自动化系统设计的改进和完善势在必行。

3.设计发案

下面以西门子公司的PLC 300 /400 举例，设计堆取料机控制系统诊断功能

3.1变频器DP通讯的应用（以下用举例ATV71说 明）

3.2 PLC的SFC51功能块的应用

在OB1程序中调用SFC51 功能块，它能读取到PLC的实时运行状态，一旦发生紧急故障停机，控制器会把这些数据进行整理分析，将诊断分析结果通过HMI跟操作员和维护人员进行人机交流，使用户能够实时了解PLC的运行状态，给设备管理和维护带来便利。

3.3 编码器的速度反馈值的应用

侧式取料机在升降刮板时，应用编码器记录其升降角度，再将采集的数据进行比较参与刮板升降控制，还可以根据采集的数据变化速度来大致检测升降速度，因电机转速一定减速机速比一定，则能测得正常的升降速度的范围值，从而可以用其反馈值对刮板升降系统做故障判定，也就是说当实际测量速度大于或小于正常值时，刮板升降将停止运行并在HMI显示相应故障诊断信息。

3.4 AS-I总线安全系统的应用

AS-I （ actuator-sensor-interface）接口是整个工业通讯网络中最底层、最低级的总线。直接与现场的传感器和执行器等连接，它只负责简单的数据采集与传输。安全系统是一个基于AS-I系统之上的通讯网络，是用来制止不安全运行的监视系统，控制器会在安全系统中不断发送根据指定算法连续变化的具体报文，如果报文信息没有正确到达，安全监视器通过它的2个通道切断系统。

安全监视器（带有OSSD安全继电器）评估由AS-I网络发送的全部数据，它检查安全节点发送的数据，并将它和预期的4位码比较。如果编码一致OSSD就会被打开，设备报警停止运行。

安全监视器的诊断能力还可以分析出故障停机条件的源头，可以准确的指出发生故障的位置，可以自行判断出问题的故障类型，还可将这些诊断信息上传给PLC及HMI。 通过设备自身的诊断信息，帮助使用者提前对设备的异常部分进行处理，防止问题扩大，帮助使用者对故障点的排擦更为准确，减少了抢修的时间。

4.结束语

自动化系统不但要保证设备运行的安全稳定，还要为后期管理维护提供便利，通过完善现有程序及对控制系统的优化，从而使堆取料机控制系统具有更高的安全性、自诊断能力，使得管理者能够从容应对设备故障，减少了突发事故的发生。随着时代的进步科技的发展，需要我们做的还有很多。

参考文献：

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[2] 刘非非 浅谈安全系统AS-Interface Safety at Work [J]制造技术与机床 2009.5 26-31

[3] DP/AS-interface Link 20E使用入门〔DB/OL〕https：//support.industry.siemens.com，2013年12月2日

[4]如何使用 SFC 51 “RDSYSST”（对于作 DP 主站的带集成 DP 接口的 CPU） 读出 DP 从站的诊断数据〔DB/OL〕https：//support.industry.siemens.com，2011年4月25日