農(nóng)朝忠

摘 要：可編程邏輯控制器即PLC是20世紀(jì)80 年代發(fā)展起來(lái)并廣泛運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域，可編程邏輯控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，是帶有存儲(chǔ)器、可以編制程序的控制器。隨著PLC、網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的飛速發(fā)展，引起了自動(dòng)化領(lǐng)域傳統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)的變革，逐步形成了以PLC為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)。本文以防城港配套碼頭工程項(xiàng)目為背景，分析PLC技術(shù)在碼頭工程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；碼頭；工程控制系統(tǒng)

信息技術(shù)的迅猛發(fā)展正深刻改變著人們的生活方式和工作方式，對(duì)企業(yè)信息化和自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展也產(chǎn)生了巨大的影響。在目前的自動(dòng)化控制領(lǐng)域中，主流的控制系統(tǒng)包括分散控制（DCS）和可編程邏輯控制（PLC），PLC技術(shù)傾向于連鎖保護(hù)控制的邏輯判斷和處理，分散控制片偏向于過程控制中的PID調(diào)節(jié)。PLC通常采用單網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如果出現(xiàn)兩個(gè)以上系統(tǒng)資源共享，就會(huì)降低PLC系統(tǒng)的性能。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，在一些小型控制項(xiàng)目中，已經(jīng)對(duì)PLC和DCS并不區(qū)分使用。碼頭工藝設(shè)備通常比較多，對(duì)作業(yè)要求高，采用PLC技術(shù)進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，有利于碼頭作業(yè)的安全性和高效性。

一、PLC技術(shù)概況

PLC是一種新型的通用的自動(dòng)控制裝置，核心是微處理器，綜合了自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和電器控制技術(shù)等，可靠性高，并且編程方便，容易使用，有極強(qiáng)的控制功能。在PLC中，擴(kuò)展機(jī)和外部的連接也很方便，利用PLC網(wǎng)絡(luò)模塊，可以將各個(gè)受控的設(shè)備連接在一起，達(dá)到信息資源的交換和共享。PLC在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中有核心的作用。上世紀(jì)六十年代末，在美國(guó)首先出現(xiàn)PLC技術(shù)，經(jīng)過幾十年發(fā)展，PLC技術(shù)更加先進(jìn)可靠，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中。PLC主要有五部分組成，中央處理單元（CPU）、可編程器、電源、存儲(chǔ)器和輸入輸出模塊。PLC的CPU在處理各項(xiàng)任務(wù)時(shí)，采用分時(shí)操作的方式，幾乎在瞬間就能處理完成，運(yùn)算速度很高。PLC內(nèi)的I/O模板，不僅有模擬量AD/DA、開關(guān)量DI/DO，而且有特殊功能的I/O模板，利用CPU運(yùn)算等功能，提供硬件支持環(huán)境，為促進(jìn)PLC在各行業(yè)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

二、PLC技術(shù)在碼頭工程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（一）工程概況

北部灣港集團(tuán)在防城港碼頭14泊位規(guī)劃建立一個(gè)硫磷專業(yè)碼頭。通過碼頭，將需要的硫磺輸送到后方的堆場(chǎng)，然后通過斗輪機(jī)、輸送機(jī)及裝箱樓裝箱，送到附近的工廠以及通過裝船機(jī)裝到船上。碼頭使用的設(shè)備包括皮帶機(jī)、漏斗、移動(dòng)式卸船機(jī)、移動(dòng)式裝船機(jī)、移動(dòng)式及固定式皮帶機(jī)、除鐵器等。碼頭配備兩座變電所，兩座變電所都具有高低壓供電，變電所內(nèi)設(shè)有MCC柜、電源柜、繼電器柜、中控室控制臺(tái)，其中兩條皮帶輸送機(jī)為高壓10kV電動(dòng)機(jī)，配備一座裝箱樓，該裝箱樓為獨(dú)立控制系統(tǒng)，但與工藝流程相互聯(lián)鎖，碼頭還配備一個(gè)噴淋系統(tǒng)，有加壓泵房由中控室控制，也可以在泵房控制，碼頭工程的工藝流程比較復(fù)雜，總共設(shè)10個(gè)工藝流程，常用的8個(gè)，需要設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)完善的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有設(shè)備的集中管理和中控監(jiān)視，滿足工程的應(yīng)用需求。

（二）工程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本工程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)主要有三部分（使用的PLC是美國(guó)AB），遠(yuǎn)程I/O，PLC主站，以及中央控制站，遠(yuǎn)程I/O將泊位附近的控制設(shè)備工作狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控和收集，然后將信息傳遞給PLC主站，通過光電交換機(jī)和數(shù)據(jù)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)PLC主站和中央控制站的通信。相關(guān)負(fù)責(zé)人員可以在辦公樓中，集中監(jiān)控和管理碼頭工程工作。在管理網(wǎng)和控制網(wǎng)中，設(shè)置防火墻，確保控制網(wǎng)的安全性。

碼頭控制系統(tǒng)的控制模式主要有兩種，第一種是流程自動(dòng)控制的方式，選擇某流程后系統(tǒng)自動(dòng)按設(shè)計(jì)的啟動(dòng)順序啟動(dòng)各設(shè)備，當(dāng)有緊急故障或危及到人身安全的，中控員和巡帶員可以按急停按鈕停止流程；第二種是就地非聯(lián)鎖控制方式，在進(jìn)行試運(yùn)行和維護(hù)中使用此模式，利用就地操作箱上的按鈕轉(zhuǎn)換到本地進(jìn)行操作。

流程選擇，中控員根據(jù)作業(yè)需要可進(jìn)行1條或多條流程選擇操作。PLC自動(dòng)對(duì)流程相關(guān)設(shè)備進(jìn)行查詢，若滿足選擇條件，流程選中，如選流程為1號(hào)流程時(shí)，將啟動(dòng)1#斗輪機(jī)、14#皮帶機(jī)、12#皮帶機(jī)、11#皮帶機(jī)、10#皮帶機(jī)，當(dāng)流程啟動(dòng)后，系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)可以抓料的指令，卸船機(jī)就可以抓貨。當(dāng)啟動(dòng)完一個(gè)流程后才能啟動(dòng)另外的流程，流程間互不干擾獨(dú)立運(yùn)行。

PLC采集的信息可分為以下幾類：a.設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)所控制設(shè)備的運(yùn)行信號(hào)、與系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行信號(hào)；b.設(shè)備狀態(tài)信號(hào)，設(shè)備運(yùn)行方式、主要輸送設(shè)備主回路電源、控制回路電源及其它；c.位置信號(hào)，卸料小車、電動(dòng)翻板的位置、卸料小車、翻板的位置；d：料位信號(hào)，進(jìn)、出倉(cāng)流程.依據(jù)倉(cāng)滿、倉(cāng)空信號(hào)轉(zhuǎn)倉(cāng)或是停止作業(yè)；安裝連續(xù)料位儀后，可隨時(shí)知道倉(cāng)中物料的高度或是所剩物料重量；e：斗輪機(jī)等大車位置信號(hào)；f：物流信號(hào)，中控PLC系統(tǒng)根據(jù)皮帶機(jī)物流信號(hào)控制流程除塵設(shè)備的開啟；g：故障信號(hào)，設(shè)備故障檢測(cè)開關(guān)信號(hào)，系統(tǒng)根據(jù)故障類別、故障點(diǎn)位置發(fā)出相應(yīng)指令；h：計(jì)量信號(hào)，計(jì)量信號(hào)主要為皮帶秤值，系統(tǒng)依據(jù)皮帶秤累計(jì)值對(duì)流程進(jìn)行設(shè)定控制，為生產(chǎn)管理報(bào)表提供數(shù)據(jù)；i：操作按鈕信號(hào)，操作人員通過對(duì)控制臺(tái)上按鈕及轉(zhuǎn)換開關(guān)的操作完成流程的選擇、啟動(dòng)、停止、秤的設(shè)定值輸入、入出倉(cāng)號(hào)選擇，以及手動(dòng)方式下各設(shè)備的啟、?？刂?。

硫磷專業(yè)碼頭，在整個(gè)系統(tǒng)PLC主站發(fā)出命令緊急切斷，保證系統(tǒng)安全，如果遇到緊急情況，也可以進(jìn)行人工操作緊急切斷。整個(gè)工藝流程的主要設(shè)備是皮帶機(jī)，皮帶機(jī)設(shè)有安全監(jiān)測(cè)開關(guān)，包括拉緊裝置、跑偏開關(guān)、速度開關(guān)等，確保輸送的安全和穩(wěn)定。還要考慮設(shè)置膠帶防撕裂裝置。利用電纜，將保護(hù)開關(guān)測(cè)點(diǎn)接到皮帶機(jī)就地控制箱中。皮帶機(jī)控制箱不僅需要能夠就地操作，還要能夠?qū)⑿盘?hào)傳遞到中控室，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。

總之，在工程控制中，順序控制是必不可少的環(huán)節(jié)，都可以采用PLC技術(shù)，PLC技術(shù)在自動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。生產(chǎn)管理和數(shù)據(jù)處理的主體是計(jì)算機(jī)，但是在工程控制中，PLC技術(shù)占有主導(dǎo)地位。本文結(jié)合防城港碼頭配套的工程實(shí)例，分析其控制系統(tǒng)中PLC技術(shù)的應(yīng)用，根據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，收集電控設(shè)備的測(cè)點(diǎn)信號(hào)，利用PLC統(tǒng)一編輯，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，促進(jìn)工程的順利進(jìn)行。

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