ControlLogix系统在锦州港续建筒仓工程中的应用

◎ 刘庆辉

（锦州港股份有限公司，辽宁 锦州 121000）

近十几年来，罗克韦尔自动化公司的自动化产品在国内得到了广泛的应用，特别是其顺序控制产品，从PLC-3到ControlLogix系统已经应用到全国各行业的实际生产中。

锦州港筒仓续建工程二组仓和三组仓工程中采用了罗克韦尔自动化的ControlLogix系统针对原有的控制系统进行了改造，并增加了新建的筒仓控制系统，使原有筒仓和新建筒仓的设备在ControlLogix控制平台下进行统一控制[1]。

1　项目介绍

锦州港散粮筒仓于2006年开始投入运行，主要用作粮食中转，每年周转粮食达120万t。但随着国内经济的日益发展，该项目逐渐不能满足现在的需要，所以锦州港决定在原有筒仓的基础上进行二、三组仓续建工程。

第一组仓控制系统采用冗余的ControlNet网络连接计算机、PLC主机、从站和I/O站点，以保证数据传输的可靠性和实时性。而有一些设备如卸料小车、装船机与本系统通信量较少且有自己独立的控制系统，在系统框架上增加两块DH+/RIO模块组建了DH+通讯网络；电子秤为西门子的控制系统，通过增加通讯转换模块并通过profibus实现了与本系统的通讯（见图1）。

此项目在原有31个仓的基础上再增加了62个筒仓，全部新老系统I/O点数达到6 000点。新增加筒仓的控制系统与第一组筒仓一样，采用了ControlLogix系统I/O模块，并由原系统的1756-L62的处理器对所有I/O进行控制。控制网络结构图如图1所示。

图1　控制网络结构图

2　硬件系统

2.1　控制网络

新建系统采用冗余的ControlNet网络连接PLC主机、从站和I/O站点，以保证数据传输的可靠性和实时性。新建系统的第二组仓的I/O模块及仓顶箱式配电中心通过同轴电缆连接到2号站主站。新建系统的第三组仓的I/O模块及仓顶箱式配电中心通过的同轴电缆连接到3号站。新建系统同样采用A、B两根通讯线为系统提供了冗余度，提高了系统的可靠性，在一根通讯线出现故障的情况下可自动切换到另一根，正常情况下，总是只有1根处于工作状态。从主站到中央控制室服务器采用光纤通信，提高了抗干扰性能。

在工业控制中，工业以太网常用于上位程序的监控，对生产工艺过程进行监控和给予操作指导，以及将工厂级的数据传入或传出到更高级别的MIS管理信息系统或MES生产执行系统，完成批量数据的存储、分类、管理及优化等功能。本系统中上位监控的服务器和客户端之间以及控制系统与管理信息系统之间的通讯是通过工业以太网来完成的（如图1）。新建二、三组仓管理信息系统在原有框架上增加了二、三组仓的数据采集及相对应的各项功能，并对原有系统的一些功能进行了删减和修改。

2.2　传感器

为保障设备正常运行及故障信号能够及时准确地传递到控制系统，对不同的设备设置了不同的传感器信号。

（1）皮带机采用了堵料，失速，一、二级跑偏，拉线，液力偶合器，张紧，防撕裂等传感器信号，其中二级跑偏、拉线等信号采用硬接线方式接入配电回路并传入控制系统，当发生以上故障时可保证从硬件系统的停机，保证了系统的安全性。而如堵料、失速、一级跑偏等可根据现场情况在紧急时可屏蔽，增加了系统的灵活性。

（2）针对不同闸阀门设置不同的传感器信号。普通的闸门、阀门、翻板只设置了2个传感器信号，即开到位、关到位或左极限、右极限；两面双开的闸阀门则设置了4个传感器信号，即左路开、关极限和右路开、关极限；仓下放流闸门除了采用开关极限外，还采用了一个记数的脉冲传感器，用来调节放粮时闸门的开度。

（3）续建工程二、三组仓采用了新式的犁式卸料器皮带机，犁式卸料器采用了犁刀上、下限位、犁平台上、下限位，保证犁式卸料器工作状态的准确性。

2.3　上位机系统

上位机监控系统包括工控机、液晶显示器、激光打印机等。本次二、三期系统增容工程未对上位机系统进行更新，仍旧利用原系统设置的两台RSVIEW SE服务器，安装RSVIEW SE SERVER 100 W/RSLINX ENTERPRISE软件，冗余配置，互为后备。信息管理系统服务器上安装RSSQL STANDARD VERSION软件，用于与管理系统交换数据（如图1）。只是在上位机监控软件RSViewSE增加了二、三组筒仓相对应的监控画面及流程选择等功能。

3　软件系统

3.1　功能组成

软件编制过程中，采用了与ControlLogix系统配套的RSLogix 5000系列编程环境。上位机监控软件仍旧采用了原一组筒仓使用的RSViewSE作为开发和运行平台，要用它来完成通讯接口和驱动程序的配置、数据库的建立、画面的制作、动画的连接，运行过程的监控。它采用简洁、明晰、直观的动态图形来表示各设备的状态，并详细记录设备的运行状态、故障信息等。二、三组仓的上位机画面在原先的基础上进行了修改和增加，修改完成后主要分为以下6个；①总工艺画面：为设备运转状态的整体监控画面，分为一组仓和二、三组仓两个画面。②流程选择画面：按新建筒仓与原筒仓分为两组，分别包括火车进仓、汽车进仓、出仓装车、出仓装船、火车到船、汽车到船、火车到汽车及倒仓7类进行流程选择的画面。③流程监控画面：为设备运转状态监控画面，提供设备状态及手动连锁控制。细分为7类流程的监控画面、小区域设备监控画面、复合流程的监控画面。④流程状态表：显示全部流程当前状态和流程所属设备的手/自动状态。⑤设备工作电流显示画面：显示设备电机电流。⑥报警提示汇总画面：为记载设备报警提示信息汇总的画面。

新增系统操作方式分为就地和远程两种，其中就地又分为机旁和MCC手动，正常工作时远程又分为连锁手动和自动，而只有远程方式才是操作员在中央控制室可以操作的方式。

新增设备状态为运行、停止（闸阀门类设备为开到位、关到位，犁式卸料器为犁刀和平台升、降到位）、故障，绿色代表设备运行,灰色代表设备未运行（或运行信号没来），红黄闪烁代表设备存在故障报警且设备未在运行,红绿闪烁代表设备处于故障运行状态。

3.2　控制功能实现

在散粮筒仓的工艺流程中，所有的控制动作以流程的方式体现，所以根据工艺的控制的需要，将流程控制分为流程选择中、流程选中、流程启动中、流程运行、流程停止中、流程故障、流程等待再启动以及流程转换中等几种状态。根据这几个主要功能部分，针对每个大型设备分为启动、运行、停止、故障处理等几个控制部分，每个设备的各个功能由上下游关联设备进行启动、运行、停止、故障处理的控制。

从流程选择开始，针对该条流程的状态进行跟踪，包括流程中各个设备的状态、闸阀到位情况、除尘器运行情况等，并向大型设备发出流程启动和停止信号。操作员选定流程后，PLC在接收到启动命令时，自动地按逆粮流顺序启动流程中设备，即处于最下游的设备最先启动，之后依次启动。设备的启动时间间隔大于设备的启动时间，以避免两台大功率电机同时启动时对电网造成冲击。

当流程运行中，流程中的某台设备出现故障时，按照设备连锁关系，故障设备下游的设备继续运行以清空物料，上游设备立即停机，以避免堵料。该流程中的全部设备停止或已停止设备的再启动，均须由操作员发出指令操作。作业结束时，PLC接收到停止命令后，控制流程中的设备按顺粮流方向停机，即先关闭出粮闸门，上游设备先停机，之后下游设备依次停止。

二、三组仓仓顶新增的犁式卸料器，在控制方式上充分考虑了其自身特点。在流程选择时被选择的仓前面所有的犁刀应该都在正常状态，如果犁刀和犁平台在工作状态，程序将自动给犁刀和犁平台复位信号，待所有犁刀和犁平台都处于原始非工作状态再启动流程，保证粮流的准确性。如果在运行过程中，正在入粮的仓前面的犁刀和犁平台出现故障，则整个流程停止，防止因犁刀和犁平台的状态错误而导致入错仓。

由于物料在输送过程中会产生大量的粉尘，为防止粉尘引发安全事故，在大型设备的两两连接处安装了除尘设备。要求在流程启动前5 min启动除尘设备，流程设备停止后除尘设备接着运行5 min后再停止。

4　结语

ControlLogix系统作为高性能的运行及集成平台，其模块化的结构满足了不同应用环境的要求运行，同时也为系统扩展及后续升级提供了保证。本次锦州港续建筒仓控制系统的升级、扩展充分体现了其灵活性、方便性。