1 引言

　　從國內(nèi)外的發(fā)展趨勢上看,，實(shí)現(xiàn)移動機(jī)的自動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,。對控制系統(tǒng)硬件線路和PLC的程序加以改進(jìn),，便可以通過HMI進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、故障報警和屏幕操作,，實(shí)現(xiàn)半自動取料功能,，增強(qiáng)判斷和處理故障的能力，降低勞動強(qiáng)度,，大大提高作業(yè)效率,。

　　2 取料機(jī)半自動取料特點(diǎn)

　　生產(chǎn)中，操作人員將取料機(jī)手動定位至料堆切入處,，通過操作臺上的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，然后切換至半自動取料模式,，通過HMI 半自動取料啟動按鈕,，進(jìn)行自動取料作業(yè)。首先由啟動一側(cè)旋回區(qū)域自動向另一側(cè)旋回取料,，到達(dá)旋回區(qū)域的另一側(cè)后,，走行自動按設(shè)定值進(jìn)行寸動，到達(dá)要求的寸動距離后,，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

　　整個控制系統(tǒng)由一套機(jī)載PLC和一臺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,。系統(tǒng)總圖結(jié)構(gòu)圖（見圖1）　

　　圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　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)場移動大型設(shè)備，并且它的大車部分和旋臂部分來回頻繁旋轉(zhuǎn),，如果采用傳統(tǒng)的控制方案,，勢必要鋪設(shè)大量的控制和信號電纜，浪費(fèi)大量的人力,、物力,，同時使系統(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?？紤]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同軸電纜連接起來進(jìn)行通訊,。這樣可以降低成本,，同時提高系統(tǒng)的可靠性，使系統(tǒng)易于擴(kuò)展,。

　　3.2智能檢測裝置

　　為提高設(shè)備性能以及實(shí)現(xiàn)機(jī)側(cè)半自動取料的需要,，在懸臂皮帶側(cè)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(cè)安裝走行編碼器及編碼器接手,，用于檢測取料機(jī)走行位置，在料場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)手動取料方式/機(jī)側(cè)半自動取料方式切換開關(guān),，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(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),，通過操作臺上的選擇開關(guān),可以選擇三種操作模式:手動,、聯(lián)動、自動,。手動模式為檢修作業(yè)模式,，在這種模式下，操作人員通過操作臺的選擇開關(guān),、按鈕可以單獨(dú)運(yùn)行某臺設(shè)備,，設(shè)備運(yùn)行條件比較簡單，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)動模式為正常作業(yè)時的取料模式，在這種模式下：皮帶新增了打滑,、跑偏保護(hù),，作業(yè)時會造成皮帶停車。皮帶新增了金屬檢測保護(hù),，作業(yè)時金屬檢測保護(hù)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(fù)位方可重新啟動,。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(zhuǎn),?；剞D(zhuǎn)速度及方向在HMI上均有指示。新增一套電子稱裝置,，HMI上有瞬時流量和累計(jì)量指示,。當(dāng)取料瞬時流量連續(xù)20s超過1200噸/小時，皮帶啟動蜂鳴器會響,。聯(lián)動取料流程圖如圖2所示,。　

　　圖2 聯(lián)動取料流程圖　　

　　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、報警信息顯示,、參數(shù)設(shè)置,、復(fù)位等。該監(jiān)控組態(tài)軟件的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示,。

　　圖3監(jiān)控組態(tài)軟件框圖

　?。?） 人機(jī)參數(shù)設(shè)置界面

　　控制、操作方便,，能對系統(tǒng)被控設(shè)備進(jìn)行實(shí)時控制,，如啟停設(shè)備、在線設(shè)置系統(tǒng)的某些工藝參數(shù)等,，

　?。?） 實(shí)時畫面監(jiān)視功能

　　用圖形,、數(shù)值實(shí)時地顯示現(xiàn)場被控設(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系統(tǒng)主要的設(shè)備運(yùn)行情況。

　?。?）報警功能

　　當(dāng)參數(shù)超過設(shè)定范圍后或設(shè)備發(fā)生故障時,，可根據(jù)不同的需要發(fā)出不同等級的聲光報警，屏幕顯示報警信息,，操作人員根據(jù)報警信息切換到相應(yīng)監(jiān)控畫面,，可以立即排除故障。

　　5 結(jié)束語

　　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,。