摘要：本文介紹PLC及組態軟件在大型取料機控制系統中的成功應用，詳細描述了控制系統體系結構、主要功能、性能特點及具體的實現方案。

      關鍵詞：PLC  組態軟件

      Abstract: This paper gives an introduction to the industrial control configuration software and PLC at large take to anticipate the machine control success in the system application. including the system structure, main functions, characters and  detailed scheme.

      Key words: PLC   control configuration software    

      1 引言
      從國內外的發展趨勢上看，實現移動機的自動取料工作方式是必然的方向。為此，在大型取料機上增加HMI人機交互畫面和部分硬件設備。對控制系統硬件線路和PLC的程序加以改進，便可以通過HMI進行參數設置、故障報警和屏幕操作，實現半自動取料功能，增強判斷和處理故障的能力，降低勞動強度，大大提高作業效率。

      2 取料機半自動取料特點
      生產中，操作人員將取料機手動定位至料堆切入處，通過操作臺上的HMI人機界面設定取料數量、旋回區域和步進距離，然后切換至半自動取料模式，通過HMI 半自動取料啟動按鈕，進行自動取料作業。首先由啟動一側旋回區域自動向另一側旋回取料，到達旋回區域的另一側后，走行自動按設定值進行寸動，到達要求的寸動距離后，作反向旋回運轉，周而復始直到達到設定的取料數量。

      3系統組成
      整個控制系統由一套機載PLC和一臺XBT型觸摸屏組成。其中 PLC主機采用QUANTUM系列140CPU11303；主要模塊：1塊CRP-93X-00，1塊CRA-93X-00, 4塊DDI-841-00，2塊DAI-740-00， 2塊DRA-840-00，1塊AVI-030-00，1塊AVO-020-00；觸摸屏作為HMI人機界面，用作機器工作狀態顯示，報警信息的顯示、復位，參數的設置及調整等，組態軟件采用XBT-L1000。PLC主機采用ModBus工業通信協議與機載觸摸屏進行數據交換。系統總圖結構圖（見圖1）

          
       
    

圖1系統總體結構

      3.1 采用MODBUS通訊協議
      HMI人機交互系統、PLC主站與分站之間的通訊方式、通訊協議和電氣要求多種多樣。有profibus、genis、rs232等。本系統將根據實際情況選用ModBus方式，充分滿足系統開發和運行需要。
      取料機是現場移動大型設備，并且它的大車部分和旋臂部分來回頻繁旋轉，如果采用傳統的控制方案，勢必要鋪設大量的控制和信號電纜，浪費大量的人力、物力，同時使系統復雜，而且大車部分和旋臂部分之間的電纜，由于旋轉頻繁還經常扭斷，可靠性很差。考慮到實際情況本系統采用可靠的ModBus工業通信協議，取料機控制室的PLC主機和分站，用1根RG6同軸電纜連接起來進行通訊。這樣可以降低成本，同時提高系統的可靠性，使系統易于擴展。

      3.2智能檢測裝置
      為提高設備性能以及實現機側半自動取料的需要，在懸臂皮帶側增加一個皮帶打滑裝置，2個皮帶檢測跑偏裝置，金屬檢測裝置及一臺電子稱；在走行側安裝走行編碼器及編碼器接手，用于檢測取料機走行位置，在料場兩頭各增加一套走行極限保護裝置；旋回側安裝旋回編碼器及接手裝置；俯仰側增加俯仰編碼器及接手裝置；操作室增加機側手動取料方式/機側半自動取料方式切換開關，一套UPS及一臺施耐德觸摸屏作為HMI界面。所有電氣信號都將納入PLC設備和HMI作為控制和監視使用。

      4軟件設計
      4.1 PLC程序設計
      本系統采用Concept2.6軟件進行程序設計，通過操作臺上的選擇開關,可以選擇三種操作模式:手動、聯動、自動。手動模式為檢修作業模式，在這種模式下，操作人員通過操作臺的選擇開關、按鈕可以單獨運行某臺設備，設備運行條件比較簡單，除了一些基本的電機電氣保護外，均不影響設備的運轉，如皮帶上的金檢、打滑、跑偏等均不影響皮帶的運轉。
聯動模式為正常作業時的取料模式，在這種模式下：皮帶新增了打滑、跑偏保護，作業時會造成皮帶停車。皮帶新增了金屬檢測保護，作業時金屬檢測保護會造成皮帶停車，操作人員必須撿出皮帶上的金屬后，在操作臺上復位方可重新啟動。新增觸摸屏HMI上，操作人員可以看到設備的狀態指示、報警指示、位置指示（旋回角度、走行位置、俯仰高度等）。旋回速度的控制采用4~20MA的模擬量控制,左旋和右旋各分為6檔速度控制,操作人員通過旋回操作手柄的左旋、右旋、旋回減、旋回切控制回轉。回轉速度及方向在HMI上均有指示。新增一套電子稱裝置，HMI上有瞬時流量和累計量指示。當取料瞬時流量連續20s超過1200噸/小時，皮帶啟動蜂鳴器會響。聯動取料流程圖如圖2所示。

  
圖2  聯動取料流程圖

     4.2組態軟件設計
      采用XBT-L1000工控軟件編制，觸摸屏作為HMI人機界面，用作設備工作狀態顯示、報警信息顯示、參數設置、復位等。該監控組態軟件的結構框圖如圖3所示。




圖3監控組態軟件框圖

      （1） 人機參數設置界面
      控制、操作方便，能對系統被控設備進行實時控制，如啟停設備、在線設置系統的某些工藝參數等，

      （2） 實時畫面監視功能
用圖形、數值實時地顯示現場被控設備的運行情況以及狀態參數，使生產操作人員快速了解整個系統主要的設備運行情況。
      （3）報警功能
      當參數超過設定范圍后或設備發生故障時，可根據不同的需要發出不同等級的聲光報警，屏幕顯示報警信息，操作人員根據報警信息切換到相應監控畫面，可以立即排除故障。

      5 結束語
      該系統具有節約投資、維護方便、性能穩定可靠等優點。實踐證明本系統具有較強的抗干擾能力，操作簡單方便。自投入使用后，其各項性能指標均滿足了工藝設計要求，達到了預期使用效果，創造了良好的經濟效益。

      參考文獻
1  陽憲惠.現場總線技術及其應用[M].北京：清華大學出版社，1999
2  余雷聲.電氣控制與PLC應用.機械工業出版社，1999