謝堯

河北港口集團港口機械有限公司 河北秦皇島 066000

1 控制分析

對現有設備器件進行統(tǒng)計和分析，在現有電氣元件、線纜、控制網絡的基礎上，充分利用工控網絡布局，將系統(tǒng)控制量和反饋量與工控網絡結合，應用閉環(huán)控制法將給定量與反饋量對比，對減速機溫度、減速機加熱器工作狀態(tài)、減速機加熱器電源狀態(tài)進行數據采集，實現對減速機加熱器的實時控制與監(jiān)控。增加斷路器、輔助觸點、繼電器和接觸器等電氣元件，繪制PLC電氣原理圖，對控制方案檢查分析，充分利用PLC的邏輯運算能力與控制網絡傳輸特性，將減速機溫度傳感器采集到的數據與設定溫度進行對比。調整PLC程序和司機室上位機操作界面，實現對減速機加熱器的實時控制與監(jiān)控[1]。

2 控制改進

原控制系統(tǒng)安裝電氣元件有減速機溫度傳感器、溫控開關、加熱器、PLC以及連接線纜，先將溫度傳感器測得的數據通過模擬量輸入模塊傳到就近I/0站，再通過ControlNet網絡將數據匯總到PLC[2]。利用PLC邏輯判斷對加熱器的啟、?？刂?，由于原有溫控開關起不到理想的控制效果，將溫控開關從原控制線路中移除。原有電纜線路中缺少減速機加熱器電路控制元件，電氣室控制柜需要添加斷路器、輔助觸點、繼電器、接觸器等，將PLC控制線路與電源電路接線，選取PLC控制柜I/O站輸出點作為PLC參與控制的輸出，同時調整PLC程序和上位機界而程序，完成調整后的邏輯圖如圖1所示。

圖1

圖2

PLC、上位機、現場I/0站控制網絡如圖2所示，操作室PannelPC分別通過ControlNet網絡與以太網雙路冗余通訊，選取遠程PLC模塊數據采集接入點，代表皮帶減速機油箱加熱器電源和皮帶減速機油箱加熱器工作狀態(tài)，同時對繼電器、接觸器、斷路器的狀態(tài)數據進行采集，溫度傳感器通過輸入點將減速機溫度通過模擬量信號傳入PLC，在程序中通過模數轉換公式將減速機內部溫度計算得出，存儲到相應變量標簽中，根據設備技術規(guī)格設定減速機加熱器工作溫度和停止溫度，采用比較指令、鎖存指令、解鎖指令等實現對減速機加熱器啟?？刂?。同時添加加熱器電源故障、加熱器工作狀態(tài)、加熱器接觸器故障信息[3]。

3 閉環(huán)控制

采用閉環(huán)控制，將加熱系統(tǒng)控制進行三級反饋控制，調整操作員操作控制臺，完善人機交互體驗，使操作人員更方便了解設備狀態(tài)，保證設備穩(wěn)定運行，可編程控制器作為閉環(huán)控制核心，承擔邏輯運算與數據中心的作用，操作室上位機通過以太網絡與PLC網絡模塊進行數據通訊，實時地將PLC數據傳輸到司機室上位機人機交互界而，操作員通過人機交互界而及時了解設備動態(tài)減速機齒輪油溫度，閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖如圖3所示。

圖3

可編程控制器通過ControlNet網絡與分散在堆料機上不同部位的輸入輸出模塊連接起來，現場信息與控制指令可以通過就近I/O站做好信息傳輸任務。I/O站通過24V電壓的通斷實現對接觸器的控制，接觸器輔助端子將斷路器狀態(tài)通過控制線纜反饋到PLC，將斷路器添加輔助觸點，確保減速機加熱器電源狀態(tài)準確反饋。保持減速機運轉最好狀態(tài)，使齒輪油溫度保持在最佳之間，在減速機齒輪油溫度低于低臨界值時，啟動加熱器升高油溫;在減速機齒輪油溫高于高臨界值時，加熱器停止工作。采用性價比較高的PT100溫度傳感器作為檢測裝置，溫度傳感器通過模擬量反饋到PLC，再進行邏輯運算得出加熱器工作狀態(tài)，保證齒輪油溫度在最佳工作區(qū)間內，延長設備使用壽命，保障生產穩(wěn)定、人員安全。

4 結語

在對減速機加熱器控制系統(tǒng)改進后，保證了設備安全穩(wěn)定運行。解決了電氣器件易損壞的問題，保證了減速機在冬季的穩(wěn)定運行，減少了故障處理時間，延長減速機使用壽命，提高了生產效率，使系統(tǒng)穩(wěn)定性增強，降低了系統(tǒng)的安全風險。同時對本碼頭取料機和裝船機設備進行應用推廣。

秦皇島港作為大秦線煤炭的主要通道之一，承擔著“北煤南運”的中樞紐帶作用，是保障南方電力供應的重要保障，轉運設備的穩(wěn)定運行也有重要的社會意義。此外，該控制系統(tǒng)的改進對京唐港、秦皇島港煤炭堆取料設備有重要參考價值。