李彬 姚婷婷 張鐳

【摘 要】本文基于傳統(tǒng)調(diào)車PLC的電控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，提出了利用貝加萊PCC來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)車絞車的自動(dòng)化，通過(guò)闡述PCC在性能上的特點(diǎn)，表明了這種新型的調(diào)車具有較好的市場(chǎng)推廣前景和良好的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】貝加萊PCC；調(diào)車；絞車；應(yīng)用

貝加萊可編程計(jì)算器控制器是一種面向運(yùn)動(dòng)調(diào)控，PCC的軟件可以分時(shí)多任務(wù)機(jī)制構(gòu)筑其軟件運(yùn)行平臺(tái)，應(yīng)用程序的運(yùn)行周期與程序長(zhǎng)短沒(méi)有直接關(guān)系，而僅受到操作系統(tǒng)的循環(huán)周期決定，它將應(yīng)用程序的掃描周期與外部控制周期進(jìn)行有效區(qū)分，能夠真正滿足實(shí)時(shí)控制的需求?；谶@種操作系統(tǒng)，PCC的應(yīng)用程序能夠由多任務(wù)模塊構(gòu)成，這對(duì)項(xiàng)目軟件開(kāi)發(fā)具有十分重要的意義。

一、貝加萊PCC

調(diào)車絞車采用的是雙驅(qū)動(dòng)四繩輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，也就是雙驅(qū)動(dòng)齒輪減速器帶動(dòng)四摩擦輪，摩擦輪進(jìn)而能夠帶動(dòng)鋼絲繩，鋼絲繩牽引鐵牛，鐵牛進(jìn)而帶動(dòng)列車。調(diào)車絞車能夠雙向調(diào)車，防止咬繩和爬繩的單電機(jī)雙向驅(qū)動(dòng)四個(gè)繩槽式摩擦輪的調(diào)車絞車。它的結(jié)構(gòu)特征為雙聯(lián)齒輪空套在一個(gè)輸出軸上，軸齒輪能夠同時(shí)對(duì)兩個(gè)輸出軸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)輸出軸上裝有四個(gè)繩軸式摩擦輪。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)主要采用的是繼電器接觸時(shí)完成控制，這種系統(tǒng)的可靠性較差，精度低，而且硬件設(shè)備接線比較復(fù)雜，系統(tǒng)很容易出現(xiàn)故障。之后再調(diào)速系統(tǒng)上采用了磁場(chǎng)正向的晶閘管直流可逆調(diào)速系統(tǒng)，也有采用先進(jìn)水平的交-交變頻的現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)，并開(kāi)始利用了PLC技術(shù)，與繼電器接觸器控制系統(tǒng)相結(jié)合的方案，運(yùn)用更高層次集成了標(biāo)準(zhǔn)PLC和工業(yè)控制計(jì)算的特點(diǎn)的可編程控制器PCC，其是對(duì)控制系統(tǒng)的升級(jí)改造，能夠取得良好的效果，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)調(diào)車絞車控制系統(tǒng)工程中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。

貝加萊PCC產(chǎn)品目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)在電源功能，當(dāng)完成一個(gè)系統(tǒng)之后需要擴(kuò)容的情況下，可以在不改變?cè)杏布臈l件上以模塊增加拓展的方式實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容，同時(shí)也有的軟件無(wú)需改動(dòng)需要以模塊的方式添加新的軟件即可完成。多任務(wù)操作系統(tǒng)包括了不同循環(huán)時(shí)間，不同優(yōu)先級(jí)別的任務(wù)等級(jí)，具體有以下幾方面的優(yōu)勢(shì)：首先，在進(jìn)行編程過(guò)程中的項(xiàng)目可以有多個(gè)獨(dú)立任務(wù)實(shí)現(xiàn)，每個(gè)任務(wù)都是相對(duì)獨(dú)立的程序里完成不同的功能任務(wù)。其次，用戶可以按照需求設(shè)定每個(gè)任務(wù)的詢問(wèn)時(shí)間。最后，對(duì)于一些特殊任務(wù)響應(yīng)時(shí)間不會(huì)受到程序循環(huán)時(shí)間的影響。其次，從x20系統(tǒng)來(lái)看，調(diào)車絞車常采用了PCC的x20系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)能夠?yàn)檎{(diào)車絞車提供不同級(jí)別的診斷功能，能夠在模塊上通過(guò)LED顯示屏顯示，總線狀態(tài)區(qū)狀態(tài)和通道狀態(tài)分別用不同的方式進(jìn)行顯示，比如綠色可以表示運(yùn)行正常，而紅色表示運(yùn)行出現(xiàn)故障。USB，RS232目前已經(jīng)成為B&R;的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備，后期不需要增加成本，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能和設(shè)備的外連接。除此之外，每一個(gè)CPU也集成了不同的接口，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，便于資源共享和數(shù)據(jù)接收，x20CPU可以實(shí)現(xiàn)無(wú)風(fēng)扇運(yùn)行，對(duì)于這一部分在后期不需要進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)。

（1）系統(tǒng)硬件

X20系統(tǒng)模塊包括總線模塊，電源模塊和輸入輸出模塊這三個(gè)部分共同構(gòu)成的，集三位于一體，其中I/o模塊是電氣隔離，可以通過(guò)EMC的方法實(shí)現(xiàn)保護(hù)，能夠有效屏蔽外部的電氣干擾，這三個(gè)模塊中每一個(gè)模塊都是由三個(gè)基本單元組成的，分別是端子排，電氣模塊底座模塊，這種模塊化的特性使得該系統(tǒng)能夠匯集傳統(tǒng)導(dǎo)軌式及插電式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，然后在系統(tǒng)之外實(shí)現(xiàn)與接線電氣模塊的熱插拔，可以自由使用總線插槽供配件，利用端子排可以隨意拆線，用螺絲刀按住彈簧夾就可以將導(dǎo)線取下來(lái)，并在一定的空間內(nèi)進(jìn)行大量接線，此外，x20系統(tǒng)各個(gè)控制部件可以安裝在底部上，底部提供I/O總線槽，系統(tǒng)總線槽，電源線槽，這種底板能夠固定與導(dǎo)軌和機(jī)架上，與電源直接接觸，系統(tǒng)電源是集中供電的電壓為24vdc。

（2）軟件編程。這些軟件相比傳統(tǒng)的PLC，能夠?qū)⒕幊膛c畫面實(shí)現(xiàn)一體化，并且儲(chǔ)存于同一個(gè)軟件中，PLC可以直接從儲(chǔ)存器中讀取數(shù)據(jù)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，只需要將讀卡器取下，放入電腦中將程序和畫面進(jìn)行修改，然后重新下載到PCC中就可使用，能夠有效避免人為因素到現(xiàn)場(chǎng)修改的麻煩，節(jié)約時(shí)間，同時(shí)，編程語(yǔ)言除了一些流程圖，語(yǔ)句表之外，還可以增加Basic和C語(yǔ)言等高級(jí)語(yǔ)言。

二、人機(jī)界面模塊

操作箱上裝有觸屏顯示器，顯示器上的畫面如下圖所示。

可以提供對(duì)于絞車控制按鈕以及實(shí)時(shí)進(jìn)行絞車運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視，便于顯示絞車的運(yùn)行狀態(tài)和操作。除此之外，該觸屏器自帶了CPU，是由一根三星屏蔽線以及柜內(nèi)的通訊模塊零件構(gòu)成的，由于其傳輸距離較長(zhǎng)，因此不會(huì)受到外界因素的干擾，性能比較穩(wěn)定。

三、PCC驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)

首先，在速度和精確度方面，該系統(tǒng)的一個(gè)掃描時(shí)間和通信時(shí)間循環(huán)為400微秒，其次具備了靈活性，伺服驅(qū)動(dòng)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)定位能夠做出配置，由于這種配置的靈活性，而且能只需要在應(yīng)用程序上進(jìn)行小范圍的改動(dòng)就可以實(shí)現(xiàn)任何任務(wù)的操作。最后具有完全的集成式伺服驅(qū)動(dòng)與貝加萊的產(chǎn)品具有完全的兼容性，可用于編程整個(gè)系統(tǒng)，包括系統(tǒng)中的組件，可以來(lái)自同一個(gè)內(nèi)核貝加萊系統(tǒng)，在操作方面具有安全性，為了能夠確保在任何狀態(tài)下都能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，保證產(chǎn)品質(zhì)量，貝加萊強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品質(zhì)量保證和持續(xù)生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)，在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中完成了整個(gè)測(cè)試，包括高溫，劇烈振動(dòng)等環(huán)境。

可編程計(jì)算機(jī)控制器，作為一個(gè)全新的概念于90年代中期在工控界提出，它融合了傳統(tǒng)的PLC和IPC的優(yōu)點(diǎn)，既具有PLC的高可靠性和易擴(kuò)展性，又有著IPC的強(qiáng)大運(yùn)算/處理能力和較高的實(shí)時(shí)性及開(kāi)放性，是一種新一代可編程計(jì)算機(jī)控制器，代表了當(dāng)今工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。在硬件結(jié)構(gòu)方面，PCC的特點(diǎn)是很明顯的，它兼具了PC機(jī)采用高性能CPU及大容量存儲(chǔ)單元和PLC采用模塊式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。其CPU具有多處理器結(jié)構(gòu)并配備了大容量存儲(chǔ)單元，配備了多種專用模塊和功能模塊，以專用模塊的方式對(duì)高精度運(yùn)動(dòng)控制功能和智能溫度控制功能進(jìn)行集成，與常規(guī)PLC相比較，PCC最大的特點(diǎn)就在于其引入了類似大型計(jì)算機(jī)的Runtime定性分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)理念，并輔之以多樣化的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)手段。將該系統(tǒng)運(yùn)用與調(diào)車絞車上，能夠給控制絞車自動(dòng)化運(yùn)行和調(diào)整方向，通過(guò)控制器可以對(duì)絞車的行車速度和方向進(jìn)行控制，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)絞車的運(yùn)行狀態(tài)和故障報(bào)警信息。

四、小結(jié)

利用了貝加萊智能通知系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)的PLC來(lái)說(shuō)，在軟件、硬件、人機(jī)界面性的方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠大大提高調(diào)車絞車運(yùn)行的穩(wěn)定性，從后期實(shí)踐調(diào)查來(lái)看，該系統(tǒng)正式運(yùn)行之后各項(xiàng)指標(biāo)均可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陸地， 朱磊， 劉晨，等. 新型PID參數(shù)優(yōu)化方法在煤炭調(diào)車絞車系統(tǒng)中的應(yīng)用[C].中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電力電子學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì). 2010.

[2]朱磊. 改進(jìn)型自適應(yīng)遺傳算法在煤炭調(diào)車絞車系統(tǒng)中的應(yīng)用[D].西安建筑科技大學(xué)，2011.