李永宏，孫曉華，殷學(xué)宇，亓冬，吳廣宏（山東魯碧建材有限公司，山東 濟(jì)南 271103）

1 儲(chǔ)料倉(cāng)人工操作弊端

我公司一條石灰石破碎生產(chǎn)線，經(jīng)兩級(jí)篩選后，其篩下物料進(jìn)一步進(jìn)行閉環(huán)細(xì)破，細(xì)石成品根據(jù)物料的不同，分別送入5只儲(chǔ)料倉(cāng)。5只儲(chǔ)料倉(cāng)一字排列，來(lái)料先經(jīng)過(guò)三通，進(jìn)入中間儲(chǔ)料倉(cāng)（#6倉(cāng)）或經(jīng)移動(dòng)小車拖動(dòng)的可逆皮帶，分別將來(lái)料送入兩側(cè)的4只儲(chǔ)料倉(cāng)。其布局示意圖見圖1（Wincc畫面部分截取，左西右東）。

圖1 儲(chǔ)料倉(cāng)布局示意圖

其中，行走小車作為物料配送工具，其傳統(tǒng)的控制方式往往是人工操作：（1）人工現(xiàn)場(chǎng)利用行走小車的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)將可逆皮帶移動(dòng)至合適位置，并通知中控室可以開機(jī)，物料入幾號(hào)庫(kù)；（2）由現(xiàn)場(chǎng)人員指揮，中控室單機(jī)操作，將行走小車移動(dòng)至合適位置（即使每個(gè)倉(cāng)都安裝有位置開關(guān)，一旦行走小車不在可檢測(cè)位置，中控室將無(wú)所適從）。人工操作的弊端主要有：（1）人工操作時(shí)需反復(fù)確認(rèn)；（2）容易失誤；（3）極大影響了工作效率；（4）增加勞動(dòng)量等。

2 控制方案與實(shí)施

我們經(jīng)過(guò)摸索、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、分析后，決定對(duì)該局部區(qū)域的三通、可逆皮帶、行走小車、倉(cāng)位選擇進(jìn)行硬件和控制程序的系統(tǒng)改造，以達(dá)到無(wú)論系統(tǒng)設(shè)備開、停機(jī)，可任由中控室方便、精準(zhǔn)的選擇物料所入倉(cāng)位，且不影響設(shè)備的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)備的使用說(shuō)明和位置定位如下：

當(dāng)選擇#6倉(cāng)（中間倉(cāng)，其它倉(cāng)位自動(dòng)脫選）時(shí)，三通自動(dòng)選向（三通自帶兩只位置開關(guān)，分別指示物料走向），物料經(jīng)三通直接入#6庫(kù)，可逆皮帶和行走小車不動(dòng)作；當(dāng)選擇其它任一倉(cāng)位時(shí)（只能選擇一個(gè)倉(cāng)位，其它倉(cāng)位自動(dòng)脫選），三通自動(dòng)選向，物料經(jīng)三通和可逆皮帶入所選倉(cāng)位。當(dāng)可逆皮帶西機(jī)頭（左）在西極限位時(shí)，其東機(jī)頭在#6和#7倉(cāng)位之間，當(dāng)可逆皮帶西機(jī)頭（左）在#4倉(cāng)位時(shí)，其東機(jī)頭在#7和#8倉(cāng)位之間，當(dāng)可逆皮帶西機(jī)頭在#5倉(cāng)位時(shí)，其東機(jī)頭在#8倉(cāng)位東；當(dāng)可逆皮帶東機(jī)頭（右）在東極限位時(shí)，其西機(jī)頭在#5和#6倉(cāng)位之間，當(dāng)可逆皮帶東機(jī)頭（右）在#8倉(cāng)位時(shí)，其西機(jī)頭在#4和#5倉(cāng)位之間，當(dāng)可逆皮帶東機(jī)頭在#7倉(cāng)位時(shí)，其西機(jī)頭在#4倉(cāng)位西。

根據(jù)需要，分別在#4、#5、#7、#8倉(cāng)位合適位置加裝非接觸位置開關(guān)，作為倉(cāng)位入料口精準(zhǔn)定位用；在#4倉(cāng)西側(cè)和#8倉(cāng)東側(cè)的極限位置也安裝非接觸位置開關(guān)，作為防止行走小車越位保護(hù)用；信號(hào)全部引入PLC，將兩端極限越位保護(hù)同時(shí)串聯(lián)進(jìn)行走小車的正、反轉(zhuǎn)控制回路，現(xiàn)場(chǎng)安裝可逆皮帶機(jī)頭位置指示燈作為現(xiàn)場(chǎng)人員巡檢的輔助；行走小車電機(jī)安裝停電抱閘設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)機(jī)頭精準(zhǔn)定位。

3 控制功能的實(shí)現(xiàn)

3.1 皮帶機(jī)頭的位置分割，初始啟動(dòng)命令的實(shí)現(xiàn)

為實(shí)現(xiàn)中控室方便、精準(zhǔn)的選擇倉(cāng)位，同時(shí)保證設(shè)備運(yùn)行安全可靠，我們將可逆皮帶兩個(gè)機(jī)頭的位置，在控制程序中分別進(jìn)行了切割，每個(gè)機(jī)頭6個(gè)位置，以西機(jī)頭為例，分別為：西極限位、#4倉(cāng)位西、#4倉(cāng)位、#4和#5倉(cāng)之間、#5倉(cāng)位、#5倉(cāng)位東（東機(jī)頭略）。之所以如此細(xì)分，主要是考慮當(dāng)設(shè)備檢修時(shí)或有其它不可預(yù)知原因造成可逆皮帶的兩個(gè)機(jī)頭大概率都不在位置開關(guān)的位置，程序無(wú)法判斷設(shè)備所處位置。設(shè)備開機(jī)前，程序中設(shè)置一初始啟動(dòng)命令（M10.0），任意選擇其中一個(gè)倉(cāng)位（#6倉(cāng)除外），程序自主選擇移動(dòng)一下行走小車，任意位置開關(guān)一旦有反饋信號(hào)，結(jié)合小車的運(yùn)轉(zhuǎn)方向，程序可瞬間鎖定可逆皮帶兩機(jī)頭位置，并自動(dòng)將皮帶移動(dòng)至所選倉(cāng)位，同時(shí)鎖定三通的位置選擇和可逆皮帶的轉(zhuǎn)向。部分控制程序示意圖見圖 2，圖中“（P）”指令（M7.0～M7.4）作為倉(cāng)位選擇命令的上升沿檢測(cè)，一旦檢測(cè)到新的倉(cāng)位選擇命令時(shí)，置位M1.1，使能M1.2（只進(jìn)#6倉(cāng)選擇），三通走料位置即時(shí)改至只進(jìn)#6倉(cāng)，可逆皮帶停止運(yùn)轉(zhuǎn)（可逆皮帶的控制在另外控制程序中）；當(dāng)小車行走至倉(cāng)位選擇位置時(shí)，小車停止，其抱閘裝置使能。可逆皮帶根據(jù)所選倉(cāng)位，自動(dòng)選擇正反轉(zhuǎn)開機(jī)，其正、反轉(zhuǎn)信號(hào)I0.0或I0.1經(jīng)上升沿M7.5，復(fù)位M1.1和M1.2，三通根據(jù)需要自動(dòng)選擇走料位置（三通的控制在另外控制程序中）；M1.0作為前信號(hào)流的信號(hào)檢測(cè)，一旦有信號(hào)，便經(jīng)脈沖時(shí)間繼電器T1產(chǎn)生一個(gè)500ms脈沖（M10.0），作用在行走小車正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行條件中作為小車初始啟動(dòng)命令。

圖2 部分控制程序示意圖

3.2 皮帶機(jī)頭位置的智能判斷

（1）當(dāng)機(jī)頭正好處在位置開關(guān)上方時(shí)，程序處理相對(duì)簡(jiǎn)單，程序見圖3，圖中I2.0是西機(jī)頭極限位置信號(hào)，M2.0是東機(jī)頭在#6、#7倉(cāng)之間的位置判斷，實(shí)際中，當(dāng)M2.0為真值時(shí)，即使西機(jī)頭未到西極限位置，可逆皮帶已在不可用位置，小車已無(wú)繼續(xù)西行必要，也可防止小車?yán)^續(xù)西行的撞擊風(fēng)險(xiǎn)；圖中I2.1作為西機(jī)頭#4倉(cāng)到位信號(hào)的唯一條件（程序也對(duì)東機(jī)頭位置同時(shí)做出判斷），可確保倉(cāng)位的精準(zhǔn)選擇。

圖3 機(jī)頭正好處在位置開關(guān)上方時(shí)的程序示意圖

（2）當(dāng)機(jī)頭位置處在兩倉(cāng)間或位置開關(guān)某一側(cè)時(shí)，可逆皮帶另一側(cè)機(jī)頭被定位在所選倉(cāng)位，機(jī)頭的位置是根據(jù)行走小車在運(yùn)行過(guò)程中各位置開關(guān)的信號(hào)反饋及小車的正、反轉(zhuǎn)（運(yùn)行方向）來(lái)判斷。其位置開關(guān)的反饋信號(hào)只有所選倉(cāng)位的信號(hào)為常開信號(hào)，其余位置開關(guān)的信號(hào)在實(shí)際運(yùn)行中均為脈沖信號(hào)。利用位置開關(guān)的信號(hào)反饋，其機(jī)頭位置判斷程序作如下處理，就把可逆皮帶的兩個(gè)機(jī)頭精準(zhǔn)鎖定，為下一次倉(cāng)位的選擇，提供依據(jù)，自動(dòng)判斷小車應(yīng)該正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，程序見圖4。作為西機(jī)頭在#4、#5倉(cāng)之間的位置判斷（M2.3），圖中M5.0的置位部分分為三路：①I0.2小車正轉(zhuǎn)運(yùn)行信號(hào)（東行為正轉(zhuǎn)，下同）和I2.1（#4倉(cāng)位置開關(guān)信號(hào)）相串聯(lián)經(jīng)延時(shí)繼電器T2（躲過(guò)西機(jī)頭經(jīng)過(guò)#4和#5倉(cāng)位置開關(guān)時(shí)對(duì)M5.0的復(fù)位），串聯(lián)#4和#5倉(cāng)位置開關(guān)常閉信號(hào)（I2.1和I2.2），置位M5.0和M2.3；②I0.3小車反轉(zhuǎn)運(yùn)行信號(hào)（西行為反轉(zhuǎn)，下同）和I2.2（#5倉(cāng)位置開關(guān)信號(hào)）串聯(lián)，同條件1置位M5.0；③ I2.4（#8倉(cāng)位置開關(guān)信號(hào)）和M10.1（小車正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行信號(hào)經(jīng)延時(shí)斷開繼電器1S）串聯(lián)（當(dāng)東機(jī)頭在#8倉(cāng)時(shí)，西機(jī)頭恰好在#4、#5倉(cāng)之間），同條件1置位M5.0；M5.0的復(fù)位部分先將西機(jī)頭不在#4和#5倉(cāng)之間的已知條件并聯(lián)，再和M10.1串聯(lián)（作用見上文說(shuō)明，防止小車在不運(yùn)行時(shí)，因其他原因?qū)υ撐恢玫腻e(cuò)誤復(fù)位），實(shí)現(xiàn)西機(jī)頭不在該位置的復(fù)位。其它機(jī)頭位置的判斷與此程序相類似。

圖4 機(jī)頭不在位置開關(guān)上方時(shí)的位置判定部分程序示意

（3）同時(shí)，兩個(gè)皮帶機(jī)頭的位置在Wincc畫面中顯示，作為參考，見圖5。

圖5 機(jī)頭位置的Wincc畫面顯示

4 行走小車正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)條件及驅(qū)動(dòng)

（1）根據(jù)可逆皮帶兩個(gè)機(jī)頭的位置條件，分別對(duì)選擇#4、#5，#7、#8庫(kù)行走小車正反轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)條件進(jìn)行編程，以#4、#5庫(kù)小車行走正向驅(qū)動(dòng)條件為例，程序示意圖見圖6。圖中，當(dāng)不選擇#6倉(cāng)時(shí)（M0.4），常閉點(diǎn)閉合，與小車反轉(zhuǎn)運(yùn)行常閉（I0.3）及東機(jī)頭東限位常閉（M4.0）串聯(lián)后，分為兩路，分別作用于#4、#5選擇的使能，僅以選擇#4倉(cāng)為例介紹：第一路經(jīng)I2.1常閉（西機(jī)頭不在#4倉(cāng)位）、M2.3常閉（西機(jī)頭未在#4、#5倉(cāng)之間，可正轉(zhuǎn)）、I2.2常閉（西機(jī)頭未在#5倉(cāng)，可正轉(zhuǎn)）、M2.5常閉（西機(jī)頭未在#5、#6倉(cāng)之間，可正轉(zhuǎn)）、#4倉(cāng)選擇（M0.2），與M2.1（西極限位）、M2.4（#4倉(cāng)西側(cè)位）、M10.0（初始啟動(dòng)命令，見上文）、M6.0（#4、#5倉(cāng)正向驅(qū)動(dòng)條件的自保）的并聯(lián)條件相串聯(lián)，使能M6.0。

圖6 選擇#4、#5庫(kù)小車行走正向驅(qū)動(dòng)條件程序示意圖

（2）四個(gè)驅(qū)動(dòng)條件（M6.0（#4、#5倉(cāng)正向驅(qū)動(dòng)條件）、M6.1（#7、#8倉(cāng)正向驅(qū)動(dòng)條件）、M6.2（#4、#5倉(cāng)反向驅(qū)動(dòng)條件）、M6.3（#7、#8倉(cāng)反向驅(qū)動(dòng)條件）作為小車的正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)條件，分別串聯(lián)可逆皮帶的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行常閉信號(hào)（I0.0、I0.1），行走小車只能在可逆皮帶停止時(shí)運(yùn)行選倉(cāng)，杜絕物料拋灑）使能行走小車正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)Q0.0和Q0.1，見圖7。

圖7 行走小車正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)程序示意圖

5 結(jié)語(yǔ)

綜上，完成了中控室方便、精準(zhǔn)選擇倉(cāng)位的智能化的行走小車完整的控制程序。該系統(tǒng)改造后，自2018年使用以來(lái)，除了更換兩次小車的主回路接觸器，位置開關(guān)在檢修時(shí)被砸壞一次，正常使用至今，減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，極大提高了工作效率，杜絕了物料入錯(cuò)倉(cāng)情況的發(fā)生，取得了良好效果。