◎ 劉慶輝

（錦州港股份有限公司，遼寧 錦州 121000）

近十幾年來，羅克韋爾自動(dòng)化公司的自動(dòng)化產(chǎn)品在國內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是其順序控制產(chǎn)品，從PLC-3到ControlLogix系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到全國各行業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)中。

錦州港筒倉續(xù)建工程二組倉和三組倉工程中采用了羅克韋爾自動(dòng)化的ControlLogix系統(tǒng)針對(duì)原有的控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造，并增加了新建的筒倉控制系統(tǒng)，使原有筒倉和新建筒倉的設(shè)備在ControlLogix控制平臺(tái)下進(jìn)行統(tǒng)一控制[1]。

1　項(xiàng)目介紹

錦州港散糧筒倉于2006年開始投入運(yùn)行，主要用作糧食中轉(zhuǎn)，每年周轉(zhuǎn)糧食達(dá)120萬t。但隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，該項(xiàng)目逐漸不能滿足現(xiàn)在的需要，所以錦州港決定在原有筒倉的基礎(chǔ)上進(jìn)行二、三組倉續(xù)建工程。

第一組倉控制系統(tǒng)采用冗余的ControlNet網(wǎng)絡(luò)連接計(jì)算機(jī)、PLC主機(jī)、從站和I/O站點(diǎn)，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性。而有一些設(shè)備如卸料小車、裝船機(jī)與本系統(tǒng)通信量較少且有自己獨(dú)立的控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)框架上增加兩塊DH+/RIO模塊組建了DH+通訊網(wǎng)絡(luò)；電子秤為西門子的控制系統(tǒng)，通過增加通訊轉(zhuǎn)換模塊并通過profibus實(shí)現(xiàn)了與本系統(tǒng)的通訊（見圖1）。

此項(xiàng)目在原有31個(gè)倉的基礎(chǔ)上再增加了62個(gè)筒倉，全部新老系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)到6 000點(diǎn)。新增加筒倉的控制系統(tǒng)與第一組筒倉一樣，采用了ControlLogix系統(tǒng)I/O模塊，并由原系統(tǒng)的1756-L62的處理器對(duì)所有I/O進(jìn)行控制?？刂凭W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1　控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2　硬件系統(tǒng)

2.1　控制網(wǎng)絡(luò)

新建系統(tǒng)采用冗余的ControlNet網(wǎng)絡(luò)連接PLC主機(jī)、從站和I/O站點(diǎn)，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性。新建系統(tǒng)的第二組倉的I/O模塊及倉頂箱式配電中心通過同軸電纜連接到2號(hào)站主站。新建系統(tǒng)的第三組倉的I/O模塊及倉頂箱式配電中心通過的同軸電纜連接到3號(hào)站。新建系統(tǒng)同樣采用A、B兩根通訊線為系統(tǒng)提供了冗余度，提高了系統(tǒng)的可靠性，在一根通訊線出現(xiàn)故障的情況下可自動(dòng)切換到另一根，正常情況下，總是只有1根處于工作狀態(tài)。從主站到中央控制室服務(wù)器采用光纖通信，提高了抗干擾性能。

在工業(yè)控制中，工業(yè)以太網(wǎng)常用于上位程序的監(jiān)控，對(duì)生產(chǎn)工藝過程進(jìn)行監(jiān)控和給予操作指導(dǎo)，以及將工廠級(jí)的數(shù)據(jù)傳入或傳出到更高級(jí)別的MIS管理信息系統(tǒng)或MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，完成批量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分類、管理及優(yōu)化等功能。本系統(tǒng)中上位監(jiān)控的服務(wù)器和客戶端之間以及控制系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)之間的通訊是通過工業(yè)以太網(wǎng)來完成的（如圖1）。新建二、三組倉管理信息系統(tǒng)在原有框架上增加了二、三組倉的數(shù)據(jù)采集及相對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)功能，并對(duì)原有系統(tǒng)的一些功能進(jìn)行了刪減和修改。

2.2　傳感器

為保障設(shè)備正常運(yùn)行及故障信號(hào)能夠及時(shí)準(zhǔn)確地傳遞到控制系統(tǒng)，對(duì)不同的設(shè)備設(shè)置了不同的傳感器信號(hào)。

（1）皮帶機(jī)采用了堵料，失速，一、二級(jí)跑偏，拉線，液力偶合器，張緊，防撕裂等傳感器信號(hào)，其中二級(jí)跑偏、拉線等信號(hào)采用硬接線方式接入配電回路并傳入控制系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生以上故障時(shí)可保證從硬件系統(tǒng)的停機(jī)，保證了系統(tǒng)的安全性。而如堵料、失速、一級(jí)跑偏等可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況在緊急時(shí)可屏蔽，增加了系統(tǒng)的靈活性。

（2）針對(duì)不同閘閥門設(shè)置不同的傳感器信號(hào)。普通的閘門、閥門、翻板只設(shè)置了2個(gè)傳感器信號(hào)，即開到位、關(guān)到位或左極限、右極限；兩面雙開的閘閥門則設(shè)置了4個(gè)傳感器信號(hào)，即左路開、關(guān)極限和右路開、關(guān)極限；倉下放流閘門除了采用開關(guān)極限外，還采用了一個(gè)記數(shù)的脈沖傳感器，用來調(diào)節(jié)放糧時(shí)閘門的開度。

（3）續(xù)建工程二、三組倉采用了新式的犁式卸料器皮帶機(jī)，犁式卸料器采用了犁刀上、下限位、犁平臺(tái)上、下限位，保證犁式卸料器工作狀態(tài)的準(zhǔn)確性。

2.3　上位機(jī)系統(tǒng)

上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)包括工控機(jī)、液晶顯示器、激光打印機(jī)等。本次二、三期系統(tǒng)增容工程未對(duì)上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行更新，仍舊利用原系統(tǒng)設(shè)置的兩臺(tái)RSVIEW SE服務(wù)器，安裝RSVIEW SE SERVER 100 W/RSLINX ENTERPRISE軟件，冗余配置，互為后備。信息管理系統(tǒng)服務(wù)器上安裝RSSQL STANDARD VERSION軟件，用于與管理系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)（如圖1）。只是在上位機(jī)監(jiān)控軟件RSViewSE增加了二、三組筒倉相對(duì)應(yīng)的監(jiān)控畫面及流程選擇等功能。

3　軟件系統(tǒng)

3.1　功能組成

軟件編制過程中，采用了與ControlLogix系統(tǒng)配套的RSLogix 5000系列編程環(huán)境。上位機(jī)監(jiān)控軟件仍舊采用了原一組筒倉使用的RSViewSE作為開發(fā)和運(yùn)行平臺(tái)，要用它來完成通訊接口和驅(qū)動(dòng)程序的配置、數(shù)據(jù)庫的建立、畫面的制作、動(dòng)畫的連接，運(yùn)行過程的監(jiān)控。它采用簡潔、明晰、直觀的動(dòng)態(tài)圖形來表示各設(shè)備的狀態(tài)，并詳細(xì)記錄設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障信息等。二、三組倉的上位機(jī)畫面在原先的基礎(chǔ)上進(jìn)行了修改和增加，修改完成后主要分為以下6個(gè)；①總工藝畫面：為設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的整體監(jiān)控畫面，分為一組倉和二、三組倉兩個(gè)畫面。②流程選擇畫面：按新建筒倉與原筒倉分為兩組，分別包括火車進(jìn)倉、汽車進(jìn)倉、出倉裝車、出倉裝船、火車到船、汽車到船、火車到汽車及倒倉7類進(jìn)行流程選擇的畫面。③流程監(jiān)控畫面：為設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)監(jiān)控畫面，提供設(shè)備狀態(tài)及手動(dòng)連鎖控制。細(xì)分為7類流程的監(jiān)控畫面、小區(qū)域設(shè)備監(jiān)控畫面、復(fù)合流程的監(jiān)控畫面。④流程狀態(tài)表：顯示全部流程當(dāng)前狀態(tài)和流程所屬設(shè)備的手/自動(dòng)狀態(tài)。⑤設(shè)備工作電流顯示畫面：顯示設(shè)備電機(jī)電流。⑥報(bào)警提示匯總畫面：為記載設(shè)備報(bào)警提示信息匯總的畫面。

新增系統(tǒng)操作方式分為就地和遠(yuǎn)程兩種，其中就地又分為機(jī)旁和MCC手動(dòng)，正常工作時(shí)遠(yuǎn)程又分為連鎖手動(dòng)和自動(dòng)，而只有遠(yuǎn)程方式才是操作員在中央控制室可以操作的方式。

新增設(shè)備狀態(tài)為運(yùn)行、停止（閘閥門類設(shè)備為開到位、關(guān)到位，犁式卸料器為犁刀和平臺(tái)升、降到位）、故障，綠色代表設(shè)備運(yùn)行,灰色代表設(shè)備未運(yùn)行（或運(yùn)行信號(hào)沒來），紅黃閃爍代表設(shè)備存在故障報(bào)警且設(shè)備未在運(yùn)行,紅綠閃爍代表設(shè)備處于故障運(yùn)行狀態(tài)。

3.2　控制功能實(shí)現(xiàn)

在散糧筒倉的工藝流程中，所有的控制動(dòng)作以流程的方式體現(xiàn)，所以根據(jù)工藝的控制的需要，將流程控制分為流程選擇中、流程選中、流程啟動(dòng)中、流程運(yùn)行、流程停止中、流程故障、流程等待再啟動(dòng)以及流程轉(zhuǎn)換中等幾種狀態(tài)。根據(jù)這幾個(gè)主要功能部分，針對(duì)每個(gè)大型設(shè)備分為啟動(dòng)、運(yùn)行、停止、故障處理等幾個(gè)控制部分，每個(gè)設(shè)備的各個(gè)功能由上下游關(guān)聯(lián)設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)、運(yùn)行、停止、故障處理的控制。

從流程選擇開始，針對(duì)該條流程的狀態(tài)進(jìn)行跟蹤，包括流程中各個(gè)設(shè)備的狀態(tài)、閘閥到位情況、除塵器運(yùn)行情況等，并向大型設(shè)備發(fā)出流程啟動(dòng)和停止信號(hào)。操作員選定流程后，PLC在接收到啟動(dòng)命令時(shí)，自動(dòng)地按逆糧流順序啟動(dòng)流程中設(shè)備，即處于最下游的設(shè)備最先啟動(dòng)，之后依次啟動(dòng)。設(shè)備的啟動(dòng)時(shí)間間隔大于設(shè)備的啟動(dòng)時(shí)間，以避免兩臺(tái)大功率電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。

當(dāng)流程運(yùn)行中，流程中的某臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，按照設(shè)備連鎖關(guān)系，故障設(shè)備下游的設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行以清空物料，上游設(shè)備立即停機(jī)，以避免堵料。該流程中的全部設(shè)備停止或已停止設(shè)備的再啟動(dòng)，均須由操作員發(fā)出指令操作。作業(yè)結(jié)束時(shí)，PLC接收到停止命令后，控制流程中的設(shè)備按順糧流方向停機(jī)，即先關(guān)閉出糧閘門，上游設(shè)備先停機(jī)，之后下游設(shè)備依次停止。

二、三組倉倉頂新增的犁式卸料器，在控制方式上充分考慮了其自身特點(diǎn)。在流程選擇時(shí)被選擇的倉前面所有的犁刀應(yīng)該都在正常狀態(tài)，如果犁刀和犁平臺(tái)在工作狀態(tài)，程序?qū)⒆詣?dòng)給犁刀和犁平臺(tái)復(fù)位信號(hào)，待所有犁刀和犁平臺(tái)都處于原始非工作狀態(tài)再啟動(dòng)流程，保證糧流的準(zhǔn)確性。如果在運(yùn)行過程中，正在入糧的倉前面的犁刀和犁平臺(tái)出現(xiàn)故障，則整個(gè)流程停止，防止因犁刀和犁平臺(tái)的狀態(tài)錯(cuò)誤而導(dǎo)致入錯(cuò)倉。

由于物料在輸送過程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，為防止粉塵引發(fā)安全事故，在大型設(shè)備的兩兩連接處安裝了除塵設(shè)備。要求在流程啟動(dòng)前5 min啟動(dòng)除塵設(shè)備，流程設(shè)備停止后除塵設(shè)備接著運(yùn)行5 min后再停止。

4　結(jié)語

ControlLogix系統(tǒng)作為高性能的運(yùn)行及集成平臺(tái)，其模塊化的結(jié)構(gòu)滿足了不同應(yīng)用環(huán)境的要求運(yùn)行，同時(shí)也為系統(tǒng)擴(kuò)展及后續(xù)升級(jí)提供了保證。本次錦州港續(xù)建筒倉控制系統(tǒng)的升級(jí)、擴(kuò)展充分體現(xiàn)了其靈活性、方便性。