摘要：本文介紹PLC及組態(tài)軟件在大型取料機(jī)控制系統(tǒng)中的成功應(yīng)用，詳細(xì)描述了控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、主要功能、性能特點(diǎn)及具體的實(shí)現(xiàn)方案。
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(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)上看，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)的自動(dòng)取料工作方式是必然的方向。為此，在大型取料機(jī)上增加HMI人機(jī)交互畫面和部分硬件設(shè)備。對(duì)控制系統(tǒng)硬件線路和PLC的程序加以改進(jìn)，便可以通過(guò)HMI進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、故障報(bào)警和屏幕操作，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)取料功能，增強(qiáng)判斷和處理故障的能力，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高作業(yè)效率。
2 取料機(jī)半自動(dòng)取料特點(diǎn)
生產(chǎn)中，操作人員將取料機(jī)手動(dòng)定位至料堆切入處，通過(guò)操作臺(tái)上的HMI人機(jī)界面設(shè)定取料數(shù)量、旋回區(qū)域和步進(jìn)距離，然后切換至半自動(dòng)取料模式，通過(guò)HMI半自動(dòng)取料啟動(dòng)按鈕，進(jìn)行自動(dòng)取料作業(yè)。首先由啟動(dòng)一側(cè)旋回區(qū)域自動(dòng)向另一側(cè)旋回取料，到達(dá)旋回區(qū)域的另一側(cè)后，走行自動(dòng)按設(shè)定值進(jìn)行寸動(dòng)，到達(dá)要求的寸動(dòng)距離后，作反向旋回運(yùn)轉(zhuǎn)，周而復(fù)始直到達(dá)到設(shè)定的取料數(shù)量。
3系統(tǒng)組成
整個(gè)控制系統(tǒng)由一套機(jī)載 PLC和一臺(tái)XBT型觸摸屏組成。其中 PLC主機(jī)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(jī)界面，用作機(jī)器工作狀態(tài)顯示，報(bào)警信息的顯示、復(fù)位，參數(shù)的設(shè)置及調(diào)整等，組態(tài)軟件采用XBT-L1000。PLC主機(jī)采用ModBus工業(yè)通信協(xié)議與機(jī)載觸摸屏進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

3.1 采用MODBUS通訊協(xié)議
HMI人機(jī)交互系統(tǒng)、PLC主站與分站之間的通訊方式、通訊協(xié)議和電氣要求多種多樣。有profibus、genis、rs232等。本系統(tǒng)將根據(jù)實(shí)際情況選用ModBus方式，充分滿足系統(tǒng)開發(fā)和運(yùn)行需要。
取料機(jī)是現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)大型設(shè)備，并且它的大車部分和旋臂部分來(lái)回頻繁旋轉(zhuǎn)，如果采用傳統(tǒng)的控制方案，勢(shì)必要鋪設(shè)大量的控制和信號(hào)電纜，浪費(fèi)大量的人力、物力，同時(shí)使系統(tǒng)復(fù)雜，而且大車部分和旋臂部分之間的電纜，由于旋轉(zhuǎn)頻繁還經(jīng)常扭斷，可靠性很差。考慮到實(shí)際情況本系統(tǒng)采用可靠的ModBus工業(yè)通信協(xié)議，取料機(jī)控制室的PLC主機(jī)和分站，用1根RG6同軸電纜連接起來(lái)進(jìn)行通訊。這樣可以降低成本，同時(shí)提高系統(tǒng)的可靠性，使系統(tǒng)易于擴(kuò)展。
3.2智能檢測(cè)裝置
為提高設(shè)備性能以及實(shí)現(xiàn)機(jī)側(cè)半自動(dòng)取料的需要，在懸臂皮帶側(cè)增加一個(gè)皮帶打滑裝置，2個(gè)皮帶檢測(cè)跑偏裝置，金屬檢測(cè)裝置及一臺(tái)電子稱；在走行側(cè)安裝走行編碼器及編碼器接手，用于檢測(cè)取料機(jī)走行位置，在料場(chǎng)兩頭各增加一套走行極限保護(hù)裝置；旋回側(cè)安裝旋回編碼器及接手裝置；俯仰側(cè)增加俯仰編碼器及接手裝置；操作室增加機(jī)側(cè)手動(dòng)取料方式/機(jī)側(cè)半自動(dòng)取料方式切換開關(guān)，一套UPS及一臺(tái)施耐德觸摸屏作為HMI界面。所有電氣信號(hào)都將納入PLC設(shè)備和HMI作為控制和監(jiān)視使用。
4軟件設(shè)計(jì)
4.1 PLC程序設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用Concept2.6軟件進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，通過(guò)操作臺(tái)上的選擇開關(guān),可以選擇三種操作模式:手動(dòng)、聯(lián)動(dòng)、自動(dòng)。手動(dòng)模式為檢修作業(yè)模式，在這種模式下，操作人員通過(guò)操作臺(tái)的選擇開關(guān)、按鈕可以單獨(dú)運(yùn)行某臺(tái)設(shè)備，設(shè)備運(yùn)行條件比較簡(jiǎn)單，除了一些基本的電機(jī)電氣保護(hù)外，均不影響設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，如皮帶上的金檢、打滑、跑偏等均不影響皮帶的運(yùn)轉(zhuǎn)。
聯(lián)動(dòng)模式為正常作業(yè)時(shí)的取料模式，在這種模式下：皮帶新增了打滑、跑偏保護(hù)，作業(yè)時(shí)會(huì)造成皮帶停車。皮帶新增了金屬檢測(cè)保護(hù)，作業(yè)時(shí)金屬檢測(cè)保護(hù)會(huì)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(tái)上復(fù)位方可重新啟動(dòng)。新增觸摸屏HMI上，操作人員可以看到設(shè)備的狀態(tài)指示、報(bào)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(guò)旋回操作手柄的左旋、右旋、旋回減、旋回切控制回轉(zhuǎn)。回轉(zhuǎn)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(shí)流量和累計(jì)量指示。當(dāng)取料瞬時(shí)流量連續(xù)20s超過(guò)1200噸/小時(shí)，皮帶啟動(dòng)蜂鳴器會(huì)響。
4.2組態(tài)軟件設(shè)計(jì)
采用XBT-L1000工控軟件編制，觸摸屏作為HMI人機(jī)界面，用作設(shè)備工作狀態(tài)顯示、報(bào)警信息顯示、參數(shù)設(shè)置、復(fù)位等。
（1） 人機(jī)參數(shù)設(shè)置界面
控制、操作方便，能對(duì)系統(tǒng)被控設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，如啟停設(shè)備、在線設(shè)置系統(tǒng)的某些工藝參數(shù)等，參數(shù)設(shè)置畫面如圖
（2） 實(shí)時(shí)畫面監(jiān)視功能
用圖形、數(shù)值實(shí)時(shí)地顯示現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備的運(yùn)行情況以及狀態(tài)參數(shù)，使生產(chǎn)操作人員快速了解整個(gè)系統(tǒng)主要的設(shè)備運(yùn)行情況。
（3）報(bào)警功能
當(dāng)參數(shù)超過(guò)設(shè)定范圍后或設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，可根據(jù)不同的需要發(fā)出不同等級(jí)的聲光報(bào)警，屏幕顯示報(bào)警信息，操作人員根據(jù)報(bào)警信息切換到相應(yīng)監(jiān)控畫面，可以立即排除故障。
5 結(jié)束語(yǔ)
該系統(tǒng)具有節(jié)約投資、維護(hù)方便、性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)踐證明本系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，操作簡(jiǎn)單方便。自投入使用后，其各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足了工藝設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了預(yù)期使用效果，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
1  陽(yáng)憲惠.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999
2  余雷聲.電氣控制與PLC應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社，19