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基于Quantum PLC的港口散料物流自动化
日期:2010-8-19 21:40:08 点击:
来源:网络
作者: 未知
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    日照港木薯干工艺系统工程是利用西港区已建1.5万吨级通用泊位及4.0万吨级木片泊位的改造工程。该工程主要为根本解决木薯干装卸作业中粉尘外溢引起的环境污染,为周边居民创造良好的生活和居住环境。作为国内第一个接卸木薯干的专业码头工程,为实现皮带接卸系统和散发站、大袋灌包站、小袋灌包站等的优化控制,在这个复杂的系统中大量采用了工业控制领域的研究成果,特别是施耐德quantum plc控制技术的应用,为散货装卸码头对生产过程更高层次的管理提供了极为方便的实现手段。
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2  施耐德quantum plc
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     quantum plc系统功能强大,具有模板化、体系结构可扩展的特点,广泛用于工业和制造过程中的实时控制。其同时提供了iec要求的全部5种编程方式:ld、fbd、sfc、il、st,用户实现其控制思想的手段大大增强;cpu单元可选586控制器,单机支持超过300个回路和65000点i/o,背板总线速率高达80兆;可靠性高,所有i/o模块均可带电热插拔;并且提供多种控制系统和仪表系统的接口模块,如:profibus-dp、interbus、ascii、lonworks、hart等接口模块,将传统dcs与plc的优势完美地结合于一体,同时具备了强大的过程控制功能和离散控制功能。
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3  木薯干接卸及灌包工艺描述
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    木薯干卸船工段配有两台bmh连续式螺旋卸船机,散装木薯干800t/h;接收工段:包括从卸船机接收散装木薯干的输送机,散装木薯干800-900t/h;转运工段:包括t1和t2转运站及配套的磁选设备、计量装置、除尘风网、压缩空气网路等,散装木薯干800-900t/h;
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    发放工段:包括散料发放站、1-4#大袋灌包站、5-8#小袋灌包站及配套的输送机、喂料器、计量称、灌包机、缝口机等设备。其工艺流程如下所示:
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    卸船机→带式输送机bc1→带式输送机bc3(计量)→带式输送机bc5(散装汽车线)→带式输送机bc6(1#大袋灌包线)→带式输送机bc7(2#大袋灌包线)→带式输送机bc8(3#大袋灌包线)→带式输送机bc9(4#大袋灌包线)→带式输送机bc10(1#小袋灌包线)→带式输送机bc11(2#小袋灌包线)→带式输送机bc12(3#小袋灌包线)→带式输送机bc13(4#小袋灌包线)。
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4  控制系统构成
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    控制系统由作为人机接口、实施控制、监视和管理的计算机系统和一套完成与工艺设备进行信息交换、并实时控制的可编程序控制器(plc)系统组成,主机、网络设备冗余方式,构成分散控制,集中监控、管理的控制模式。
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    根据实际控制设备的位置分布,布置1个plc主站和3个远程i/o站。plc主站即木薯干控制室,集控制、信号采集、检测、监控、计量等功能为一体,完成生产工艺流程的控制、除尘设备控制、消防报警及联动,以及各设备的状态检测、卸船机及取制样系统、作业相关信息、用电设备电量测量、电子计量秤计量数据采集等功能。操作站、各分站及现场设备通过工业以太网、远程i/o网、mb 现场总线方式进行通信;操作站服务器与上级各管理部门采用以太网进行通信,实现信息的传输与共享,构成了现代化的港口木薯干综合控制管理系统。其网络拓扑结构如图1所示。
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图1  系统网络拓扑结构图
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5  系统功能及程序设计
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    控制系统采用施奈德concept v2.6编程软件完成程序设计,vj citect组态软件实现上位监控,如图2所示。
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图2  木薯干自动控制系统上位图
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    concept编程软件的最大的优点在于其dfb(派生功能块)的功能。为使庞大的控制系统简化、可读性强,我们针对控制或运算需重复多次的处理,或者需要设置标准的控制流程(例如皮带机/除尘器现场信号采集、皮带机/除尘器启停等)自定义了dfb块,使逻辑程序更加结构化和优化,简化程序的设计和输入,提高可读性,便于进行调试,减少生成的代码量。与子程序相比,dfb功能块可以更容易地设置、处理参数,使用其特有的专用变量,从而独立于应用程序。本控制系统就充分利用了dfb功能块的自定义及调用,设计完成了整个卸船及灌包工艺系统的功能实现。
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5.1 生产作业控制功能
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    根据最优化卸船和灌包效率原则,本控制系统进行可以根据现场平板阀门的开关状态、流程尾设备的选择及其他相关系统状态,组合灌包流程,实现卸船及灌包工艺。流程组合灵活,可以最大化地充分提高生产效率。其实现流程尾设备的变量定义与判断程序节选分别如表1和图3所示。
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图3  流程尾设备的判断程序节选
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    当选择2#大袋灌包站进料时,db2值为1,bit_to-word功能块输出为二进制0000000000000100(10进制3),即自定义dfb功能块“flow_ala”输入r_dev_n0为3。而“flow_ala”自定义程序如图4所示,当r_dev_n0为3时,经过字比较运算gt_word和lt_word,中间变量o_5_alam有输出,即db2_last输出,2#大袋灌包站选中为尾设备。
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图4  dbf块“flow_ala”自定义程序
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5.2 控制方式
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    本控制系统操作方式分为三种:
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    (1) 中央控制室的全自动操作方式,中控室操作员可在操作计算机上完成作业流程的智能选择,流程设定,流程启动与停止。设备间具有顺序控制、联锁控制和故障联锁控制保护功能,系统能自动监视记录流程运行过程中设备发生的故障情况,并通过控制系统进行数据采集和数据处理。该方式为木薯干码头作业的主要运行方式。
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    (2) 在中央控制室的集中手动操作方式,中控室操作员可通过操作计算机进行带联锁的单台设备启停等操作,并通过控制本系统进行数据采集和数据处理,以完成系统设备的控制与管理。
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    (3) 在每台设备通过机侧操作箱不通过plc进行手动的现场操作方式,该操作方式主要用于设备的调试、维修。
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    实现皮带机自动/手动启停的程序(自定义dfb功能块:bc_start)节选如图5所示。
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图5  皮带机自动/手动启停程序节选
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    其中,dfb块“bc_start”自定义程序如图6所示,变量表如表2所示。
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图6  dfb块“bc_start”自定义程序
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    控制方式说明:
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    (1) 当中控模式为自动时,auto_ man值为1,在皮带机无故障的前提下,流程启动至cb1皮带机,m_bc1_yc 为1,m_bc1_fault 为0,zd_bc1_qt值变为1,如图5所示,自定义dfb模块“bc_start”输入端auto_man=1,zd_qt=1,bc_fault=0,bc_yc=1,根据自定义程序(图6),m_bc_qt、o_qt_jl、o_qt_z、o_qt输出,bc1皮带机警铃、制动器、皮带按顺序启动,完成自动启动过程。

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