基于PLC的耙料机自动控制系统

　　0 引言

　　耙料机是化肥生产包装的重要设备，是大型化肥厂最大的移动设备。一般大型化肥厂都设有一座大型化肥散装库，在无包装条件时由胶带输送机将化肥均匀撒入散装库中，当需要包装时再由耙料机将化肥耙到胶带输送机上。中国石化股份公司安庆分公司化肥厂上世纪70年代从法国引进一套耙料机设备，长期处于恶劣的环境中经过几十年的运行，各电器元件老化严重，已进入故障高发期。由于早期的继电器控制系统线路结构复杂，若发生故障，故障原因难以查找，特别是一些进口元件早已停产，备件来源无法保证，一旦损坏有胀库的危险。为保证设备的长期安全运行，提高维修保养效率，降低一线工人劳动强度，提高工厂自动化水平，实现管理网络化，控制无人化。设计一种基于可编程控制器(PLC)自动控制系统，改造原先的继电器控制系统，是耙料机技术改造的可行方案。下面以中国石化股份公司安庆分公司化肥厂耙料机升级改造项目为例介绍一种以西门子S7-300PLC 为基础的控制系统升级方案。

　　1 系统的结构及功能

　　改造后的耙料机自动监控系统由控制主站和控制从站组成， 主从站之间采用无线通讯与PROFIBUS-DP通讯两种通讯方式，互为热备。控制主站设在散装库监控室内有两台工控机一用一备，控制从站设在耙料机上的行车内。主站和从站均为可编程控制器。从站直接控制现场电气设备的启停、运行，并接受现场设备信号，进行简单的信号处理，再将信号传递给主站;主站接收从站信息，将有关参数分析保存并显示故障报警。系统可在远程和本地两种工作状态下控制耙料机。监控系统的结构如图1 所示。

　　系统包括以下功能：

　　1) 故障监测保护：耙料机跑偏，电机综合保护器信号，耙臂运行到极限位置，堵料，拉线开关松弛。

　　2) 设备启动预警，耙料机启动与要料信号互锁。

　　3) 通过主站可修改耙料机耙料与胶带输送机下料之间的延时参数。

　　4) 主站组态界面动态显示耙料机运行情况及故障发生点。

　　5) 主站可选择远程或本地控方式。系统运行时不可更换。

　　2 系统硬件的结构

　　本系统由西门子S7-300 系列PLC，工控机，电机综合保护器，语音系统，视频监控系统，各类传感器的组成。采用PROFIBUS DP 网络将各部分与监控系统连接起来。

　　2.1 PLC的选择

　　PLC中央单元处理器选择CPU 315-2DP它集成有一个M P I 口(多点通信接口)和一个D P(PROFIBUS-DP)接口。它具有大容量程序存储器，用于分布式和集中式I/O 控制中。由于耙料机必须在车间内来回移动，主站与从站间信号传输距离较长，采用DP通讯时必须在主从站之间使用信号中继器增加传输距离。主站与工控机通过CP343-1 工业以太网模块连接。为了给日后升级留出可用的空间，一般在设计时按实际需要输入、输出点数的120%确定输入、输出点数。因此主站选择8 点数字量输入模块与16 点数字量输入模块。从站4个机架共选用14块8点数字量输入模块，5块8点数字量输出模块，一个12 通道模拟量输入模块。