240吨/时尿素耙料机控制系统改造及优化

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【摘 要】本文介绍了中国石油宁夏石化公司一化肥尿素耙料机控制系统改造及增加远程无线控制改造项目中PLC的选择以及对耙料机控制系统的优化。

【关键字】耙料机；PLC；无线通讯；远程控制

宁夏石化公司一化肥尿素耙料机1988年投入使用，PL240/48型门式耙料机；取料能力：240吨/时，为传统继电器控制。操作为方式有本地（在耙料机上控制室）和远程控制（尿素厂房外控制室）两种方式。

耙料机的主要控制对象为大车（正、反方向行走，行走速度分高、低）；主耙（快、慢速升、降，手动、自动进给）；副耙（快、慢速升、降，手动、自动进给）；主、副耙防碰撞；输送皮带与耙料机联锁、大车位置控制、跨越料区、行走纠偏、强行降耙等等。

目前由于控制设备老化、控制技术落后使得设备故障率非常高。特别是远程控制方式是通过滑环（耙料机为移动设备）将状态信号、命令信号进行传递，由于控制电缆经常断线、滑环上的炭刷经常出现接触不良，导致远程操作无法实现，操作基本上在现场耙料机移动控制室内进行。耙料机移动控制室污染严重（尿素粉料和甲醛），噪音超标，在行走耙料机上下，都对操作人员身体健康和安全构成威胁。由于上述原因，决定对耙料机控制系统进行改造。

1、改造内容

改造内容分两部分。第一部分将目前继电器控制的系统用PLC（可编成逻辑控制器）完成；第二部分将远程操作用计算机完成，同时远程操作与控制系统的信息交互用无线通讯实现。

控制系统的PLC选择GE Fanuc VersaMax PLC系统。CPU选择IC200CPU005，该CPU具有2个串口（RS232、RS485可设定），其中串口1用于编程接口，串口2用于远程控制通讯接口。

远程控制通讯采用无线通讯，无线数传电台采用DAT Link4.3GHz跳扩频技术的无线数传电台，由于耙料机是移动设备，因此天线选用全向天线。

PLC系统硬件配置见表1。

2.5系统构成-图1

2、PLC系统工作过程简介

2.1程序描述

PLC工作过程为循环扫描连续工作，即完成初始化后进行读取数据（输入映像区）、逻辑计算、写输出映像区（输出计算结果），此3步为1个扫描周期，PLC的工作方式为连续不断的进行读取数据（输入映像区）、逻辑计算、写输出映像区（输出计算结果）。对于一个应用系统而言，虽然输入、输出结构已经确定，但是其控制方式不依赖硬件接线，完全依赖“PLC中运行的程序（逻辑）”，PLC的最大特点是程序（逻辑）可以随时更改，因此使得耙料机系统运行的优化（改变PLC中的程序）可以随时进行，最终使耙料机运行在最佳状态。

2.2重点环节优化

2.2.1大车行走系统停车优化

大车行走有高速（主、副耙在最高位置，通常用于工作区域转换）、低速（工作状态，主、副耙高度不限，如果耙链接触到尿素耙链必须运行）。大车处于行走状态时，接收到正常停止命令，PLC系统执行如下逻辑：停行走电机、延时3秒、释放抱闸电源（在停行走电机后延时3秒后再进行制动），耙料机运行平稳，效果明显。

2.2.2终点控制

耙料机运行到终点后需要改变行走方向，如果立即改变行走方向会导致料场两端尿素高于中间料场，当耙料机再次到达料场终端时，耙料机耙出的尿素量增加，有可能导致堵料事件发生。另外，料场终端长期高料位，会导致料场终端尿素结块，为解决上述问题对耙料机进行如下优化控制：

当耙料机到达料场终端时，不立即换向，首先在当前进给量（主耙）下运行T1秒（T1时间可设定）后，主耙增加进给里量，运行T2秒（T2时间可设定）后，主耙减少进给量，换向行走，进行如此控制后，料场平整，且料场终端无结块现象发生。

3、远程无线控制系统

无线通讯选用DATA LINK SR6300 4.3GHz跳扩频技术无线数传电台。SR6300数传电台与PLC、操作站间的通讯接口为RS232接口（均为D9连接器），其连接方式为2、3、5脚直接连接即可。

数传电台RS232接口的通讯参数完全依赖PLC中串口通讯的设定，本项目中PLC串口、数传电台、操作站计算机接口通讯参数设置见表2。

4、结束语

无线远程控制系统完成后，通讯系统可靠，没有发生因通讯中断事件，耙料机的远程控制得以实现，操作人员不需要到现场操作，不仅提高了工作效率，也极大的改善了工作人员的工作环境。