鄧博文，李超穎

(昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司，云南 昆明 650051)

0 引 言

膠帶作為高效穩(wěn)定的物料輸送設(shè)備，在礦山和冶煉廠已經(jīng)有了大量應(yīng)用。而膠帶的保護(hù)裝置則是膠帶正常安全運(yùn)行的必要條件，膠帶的保護(hù)裝置通常有：跑偏開關(guān)、拉繩開關(guān)、撕裂開關(guān)、堵塞開關(guān)等。傳統(tǒng)的應(yīng)用就是將膠帶保護(hù)裝置的信號(hào)通過PLC遠(yuǎn)程分站的模塊進(jìn)入PLC，在PLC內(nèi)部按照一定的邏輯進(jìn)行編程。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)觸發(fā)，信號(hào)傳入PLC，經(jīng)過程序邏輯判斷來進(jìn)行報(bào)警或停車操作。大紅山鐵礦一期膠帶輸送系統(tǒng)便是采用傳統(tǒng)的膠帶保護(hù)裝置，對(duì)長膠帶系統(tǒng)來說，此方式具有以下特點(diǎn)：現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)開關(guān)與PLC遠(yuǎn)程分站之間需要大量的控制電纜相連接，大量的電纜敷設(shè)極易造成信號(hào)疊加干擾，對(duì)系統(tǒng)造成一定的影響。并且大量的開關(guān)點(diǎn)信號(hào)需要占用寶貴的PLC輸入點(diǎn)。我公司建設(shè)的大紅山二期膠帶輸送系統(tǒng)則采用了Dupline總線方式，此方案只需布置一條雙芯電纜，避免了因大量電纜疊加造成的信號(hào)干擾，降低了故障率。由于采用總線通訊的方式，并不需要占用任何PLC輸入點(diǎn)，節(jié)約了投資。除此，Dupline總線式膠帶保護(hù)裝置具有地址編碼功能，能精確的將故障位置傳入系統(tǒng)，可以節(jié)約大量的故障排查時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

1 控制方案及硬件配置

1.1 控制方案

大紅山鐵礦二期膠帶輸送系統(tǒng)采用AB系列PLC(1756-L61)作為主控制器，采用1756-DNB通訊模塊通過DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線連接到Dupline數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)通過1根雙芯電纜將膠帶沿線所有保護(hù)開關(guān)連接起來，每個(gè)網(wǎng)關(guān)作為1個(gè)子系統(tǒng)，最多支持128個(gè)地址，同一個(gè)地址可多個(gè)開關(guān)同時(shí)使用；其最大的特點(diǎn)是I/O模塊直接由總線供電，因而不需要外部電源，這使得安裝工作非常靈活，在沒有就地電源時(shí)體現(xiàn)出很大的優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)共有3套PLC控制系統(tǒng)，分別控制采4#、采5#、采6#、采7-1#和采7-2#共5條膠帶的運(yùn)行。3套PLC控制系統(tǒng)通過千兆光纖網(wǎng)絡(luò)連接起來形成1個(gè)完整的控制系統(tǒng)。整個(gè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Fig.1 System network structure

以采4#膠帶機(jī)PLC系統(tǒng)為例，采4#膠帶長度為1 065 m。根據(jù)每隔40 m左右布置1對(duì)拉繩開關(guān)，100 m左右布置1對(duì)跑偏開關(guān)，膠帶頭部和尾部配漏斗堵塞開關(guān)和縱向撕裂開關(guān)各一套。保護(hù)開關(guān)配置數(shù)量見表1。

表1 保護(hù)開關(guān)配置Tab.1 Protective switch configuration

1.2 總線硬件配置

在Dupline總線中使用的硬件如下：

(1)1756-DNB為Allen-Bradley ControlLogix平臺(tái)提供的支持Devicnet通訊協(xié)議的模塊，當(dāng)模塊用于主站應(yīng)用時(shí)，是Devicenet總線和Allen-Bradley Backplane之間的一個(gè)網(wǎng)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)PLC和第三方Devicenet總線的數(shù)據(jù)交換。

(2)Dupline數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)G3891 0050是Dupline總線和Devicenet總線轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關(guān)，通過網(wǎng)關(guān)上的撥碼開關(guān)設(shè)置波特率和地址與1756-DNB實(shí)現(xiàn)Devicenet通訊，從而與PLC實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

(3)G5010 2206數(shù)據(jù)采集模塊是Dupline供電的2通道輸入模塊，安裝于保護(hù)開關(guān)內(nèi)部，通過Dupline總線與Dupline數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通訊。模塊前端的紅色LED，可以被編程為任一個(gè)Dupline通道地址，從而指示該通道ON的狀態(tài)。

(4)GAP1605編碼單元是G5010 2206的通道地址設(shè)定裝置，適用于基于ASIC的Dupline G系列模塊。主要用于讀取和編程通道地址?？梢栽O(shè)置2、4、8個(gè)連續(xù)的in/out通道地址，也可以對(duì)每個(gè)輸入/輸出單獨(dú)編址。沒有使用的in/out可以被設(shè)定為無地址。

(5)GTU8測(cè)試工具是由Dupline總線供電的便攜式測(cè)試工具?？梢栽贒upline總線的任何地方來監(jiān)測(cè)和控制Dupline通道的狀態(tài)。該工具用于Dupline系統(tǒng)的安裝調(diào)試、故障排除和維護(hù)。

2 通訊連接

2.1 現(xiàn)場(chǎng)Dupline總線連接

開關(guān)內(nèi)配置有2通道輸入數(shù)據(jù)采集模塊G5010 2206，使用分段的2芯雙絞信號(hào)電纜分別接入數(shù)據(jù)采集模塊的D+和D-端子，即數(shù)據(jù)采集模塊的總線通訊端子。用并聯(lián)的方式將2芯電纜沿膠帶將所有保護(hù)開關(guān)的D+和D-端子依次首尾連接起來?？偩€形成后，將第一個(gè)保護(hù)開關(guān)的2芯電纜接入數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)G3891 0050的總線通訊端子，注意區(qū)分正負(fù)。這樣一根2芯雙絞信號(hào)電纜就代替了眾多的信號(hào)電纜，杜絕了由于電纜疊加造成的信號(hào)干擾問題，降低了成本。同時(shí)每個(gè)保護(hù)裝置的信號(hào)也都可以進(jìn)入PLC，實(shí)現(xiàn)故障的精確定位。

2.2 Dupline總線與PLC通訊

1756-DNB作為Devicenet通訊協(xié)議的主站與數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)作為的從站均安裝于PLC柜內(nèi)，用Devicenet專用通訊電纜將二者按照規(guī)定的Devicenet接線方式連接起來。

使用AB公司提供的D網(wǎng)規(guī)劃軟件RSNetWorx for DeviceNet進(jìn)行通訊配置，首先安裝EDS文件，打開RSNetWorx for DeviceNet軟件，使用工具欄的Tools選項(xiàng)進(jìn)入EDS文件安裝向?qū)В业綌?shù)據(jù)采集模塊G5010 2206的EDS文件存放位置后安裝即可。

3 現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集

3.1 信號(hào)檢測(cè)

(1)拉繩信號(hào)檢測(cè)：現(xiàn)場(chǎng)拉繩開關(guān)與Dupline總線式模塊連接，分別感應(yīng)拉繩開關(guān)動(dòng)作信號(hào)。拉繩開關(guān)信號(hào)均為常閉信號(hào)，當(dāng)拉繩開關(guān)動(dòng)作后信號(hào)斷開，則認(rèn)為是拉繩信號(hào)動(dòng)作；同時(shí)輸出到網(wǎng)關(guān)模塊并在程序中顯示。

(2)跑偏信號(hào)檢測(cè)：現(xiàn)場(chǎng)跑偏開關(guān)與Dupline總線式模塊連接，分別感應(yīng)跑偏開關(guān)動(dòng)作信號(hào)。跑偏開關(guān)信號(hào)分為輕跑偏與重跑偏兩種信號(hào)均為常閉信號(hào)，當(dāng)跑偏開關(guān)動(dòng)作后信號(hào)斷開，則認(rèn)為是跑偏信號(hào)動(dòng)作；同時(shí)輸出到網(wǎng)關(guān)模塊并在程序中顯示。

(3)漏斗堵塞信號(hào)檢測(cè)：現(xiàn)場(chǎng)漏斗堵塞開關(guān)與Dupline總線式模塊連接，分別感應(yīng)漏斗堵塞開關(guān)動(dòng)作信號(hào)。漏斗堵塞開關(guān)信號(hào)均為常閉信號(hào)，當(dāng)漏斗堵塞開關(guān)動(dòng)作后信號(hào)斷開，則認(rèn)為是漏斗堵塞信號(hào)動(dòng)作；同時(shí)輸出到網(wǎng)關(guān)模塊并在程序中顯示。

(4)縱向撕裂信號(hào)檢測(cè)：現(xiàn)場(chǎng)縱向撕裂開關(guān)與Dupline總線式模塊連接，分別感應(yīng)縱向撕裂開關(guān)動(dòng)作信號(hào)?？v向撕裂開關(guān)信號(hào)均為常閉信號(hào)，當(dāng)縱向撕裂開關(guān)動(dòng)作后信號(hào)斷開，則認(rèn)為是縱向撕裂信號(hào)動(dòng)作；同時(shí)輸出到網(wǎng)關(guān)模塊并在程序中顯示。

信號(hào)檢測(cè)見圖2。

圖2 信號(hào)檢測(cè)Fig.2 Signal detection

3.2 信號(hào)地址設(shè)置

Dupline總線地址設(shè)置為A-P16個(gè)字母首地址，每個(gè)字母地址下又有8個(gè)數(shù)字地址組成，相當(dāng)于一個(gè)網(wǎng)管模塊共計(jì)有128個(gè)不重復(fù)的地址(例如：A1、B2、C3)。

(1)拉繩開關(guān)為單通道設(shè)置，利用GAP1605手操器在一個(gè)通道模塊進(jìn)行地址編寫(例如：D3)。

(2)跑偏開關(guān)為雙通道設(shè)置，利用GAP1605手操器在一個(gè)通道模塊進(jìn)行地址編寫，則一個(gè)跑偏開關(guān)有兩個(gè)地址，分別代表輕跑偏和重跑偏(例如：A1輕跑偏、A2重跑偏)。

(3)漏斗堵塞開關(guān)為單通道設(shè)置，利用GAP1605手操器在一個(gè)通道模塊進(jìn)行地址編寫(例如：G3)。

(4)縱向撕裂開關(guān)為單通道設(shè)置，利用GAP1605手操器在一個(gè)通道模塊進(jìn)行地址編寫(例如：F3)。

3.3 信號(hào)顯示

最終信號(hào)的顯示才用Intouch作為上位電腦控制顯示，為了更高效安全的保證生產(chǎn)的運(yùn)行在上位顯示中設(shè)置了誤動(dòng)作切除鍵，在跑偏開關(guān)、拉繩開關(guān)、配漏斗堵塞開關(guān)、縱向撕裂開關(guān)出現(xiàn)誤動(dòng)作的情況下，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)人員確認(rèn)后，手動(dòng)切除相應(yīng)開關(guān)信號(hào)，以保證運(yùn)輸膠帶的生產(chǎn)運(yùn)輸要求。

其中因?yàn)榕芷_關(guān)存在輕跑偏和重跑偏兩種情況，所以在畫面中跑偏快關(guān)顯示分為兩種，在跑偏信號(hào)、拉繩信號(hào)、配漏斗堵塞信號(hào)、重跑偏信號(hào)的情況下系統(tǒng)采用立即停機(jī)，輕跑偏信號(hào)的情況下系統(tǒng)采用提示警告。

4 結(jié) 語

該系統(tǒng)已在生產(chǎn)實(shí)際中得到成功的應(yīng)用，并在提高運(yùn)輸效率，節(jié)約成本、降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度等方面起到了重要作用。以本例作為參考，該系統(tǒng)的軟硬件均有廣泛的推廣性。硬件方面，此類結(jié)構(gòu)適用于所有FCS場(chǎng)合；軟件方面，本系統(tǒng)可以有效地應(yīng)用到其他領(lǐng)域收塵系統(tǒng)的控制中，具有深遠(yuǎn)的意義。