晉寧磷礦膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)主要運(yùn)輸對(duì)象為磷礦石，設(shè)計(jì)能力100萬(wàn)t/a，生產(chǎn)能力可達(dá)350 t/h。原礦經(jīng)采場(chǎng)破碎站，破碎至25mm以下，經(jīng)廠內(nèi)1#帶、1～5#高強(qiáng)度鉛繩芯膠帶輸送機(jī)，廠內(nèi)3#、4#、5#膠帶通過(guò)1#、2#堆取料機(jī)到達(dá)配礦場(chǎng)，完成運(yùn)輸過(guò)程。全長(zhǎng)13.15km，其中l(wèi)#～5#高強(qiáng)度輸送機(jī)總長(zhǎng)12.68km，為國(guó)內(nèi)之最。
PLC直接控制設(shè)備主要參數(shù)見(jiàn)表1。
2 、PLC控制簡(jiǎn)介
PLC為Prcgarnmable lcgic oDntmller的英文字母簡(jiǎn)寫(xiě)+即可編程邏輯控制器。定義為可將邏輯運(yùn)算、順控操作、限時(shí)、計(jì)算及算術(shù)運(yùn)算等控制程序用一串指令形式存放到存貯器中，然后根據(jù)所存貯的控制內(nèi)容經(jīng)過(guò)數(shù)字模擬等輸入輸出部件對(duì)生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制的裝置，是加世紀(jì)印年代末隨計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)通用控制器，可有效地代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)和其它類(lèi)型的順序控制器，通常借助梯形圖進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足不同設(shè)備的多變控制要求，使控制系統(tǒng)具有極大的柔性和通用性。
1個(gè)PLC站點(diǎn)主要由主機(jī)部分、輸入模塊、輸出模塊及編程器4部分組成，控制原理見(jiàn)圖1。
3、晉寧磷礦PLC系統(tǒng)的配置及功能
1)晉寧磷礦PLC控制系統(tǒng)，采用的是天津諾迪亞可編程控制有限公司MODICON 984系列產(chǎn)品，由7臺(tái)不同型號(hào)主機(jī)、21塊輸入模塊、16塊輸出模塊等主要部件構(gòu)成7個(gè)獨(dú)立本地站，中控室主機(jī)通過(guò)9個(gè)光端機(jī)（3M公司生產(chǎn)）和約14km長(zhǎng)的光纜與6個(gè)PLC控制站構(gòu)成一個(gè)MB+工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，軟件由MODSOFT控制程序軟件及UNICELL MP上位監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，附屬設(shè)備有FM+工業(yè)微機(jī)(486)，PM+工業(yè)終端，NEC大屏幕投影儀等，完成對(duì)整個(gè)原礦運(yùn)輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能。
主機(jī)、輸入、輸出模塊性能指標(biāo)見(jiàn)表2、表3。
3.2功能
晉寧磷礦PLC系統(tǒng)主要完成啟動(dòng)、停機(jī)及上位監(jiān)控等功能。
1)其中啟動(dòng)分為：①程度啟動(dòng)，自大破碎堆取料機(jī)自上而下順序延時(shí)啟動(dòng)，要求皮帶沿線不帶料；②中控室再啟動(dòng)，又稱(chēng)帶料啟，從堆取料機(jī)至大破碎，自上而下逆料流動(dòng)，常用于故障后再啟動(dòng)。啟動(dòng)指令都由中控室發(fā)出。
2)停機(jī)：①正常停機(jī)即程序停機(jī)，自上而下順料流延時(shí)停機(jī)。②故障停機(jī)，在運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)故障實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖停機(jī)。又分為人為停機(jī)：中控室設(shè)有各帶急、停按鈕，各轉(zhuǎn)動(dòng)站設(shè)前、后急停按鈕；事故停機(jī)：堵料跑偏、縱向撕裂、打滑、拉緊小車(chē)過(guò)程5項(xiàng)皮帶保護(hù)傳感器動(dòng)作而自動(dòng)發(fā)出停機(jī)指令。
3)上位監(jiān)控主要包括：全線運(yùn)行、狀態(tài)、故障點(diǎn)和計(jì)時(shí)計(jì)量顯示等功能。
3.3主要控制流程
圖2是膠帶運(yùn)輸線正常啟動(dòng)（順啟），正常停車(chē)的PLC控制程序流程，其中xo，XT子程序分別表示對(duì)應(yīng)的高強(qiáng)帶啟動(dòng)與停機(jī)過(guò)程功能塊。由于大部分高強(qiáng)帶是由首尾電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)，所以xQ，XT子程序只是邏輯概念上的“功能塊”，實(shí)際上分由首尾2臺(tái)主機(jī)分別控制，通過(guò)站間數(shù)據(jù)傳遞完成該高強(qiáng)帶的啟停操作。例如4Q子程序中，4MI、4M2由5#站主機(jī)控制，而4M3則由4#站主機(jī)控制。啟動(dòng)過(guò)程為接到4M啟動(dòng)信號(hào)，4M1電機(jī)啟動(dòng)，4MI=1信號(hào)延時(shí)10 s啟動(dòng)4M2，同時(shí)將此信號(hào)傳遞至4#站啟動(dòng)4M3電機(jī)。當(dāng)4M=(4M1 AND 4M2 AND 4M3)=1，則表示高強(qiáng)4#帶啟動(dòng)正常。
帶料啟動(dòng)流程與正常啟動(dòng)相反，由堆抖機(jī)至破碎站逆料啟動(dòng)而上，啟動(dòng)時(shí)間較順啟過(guò)程短，可帶料啟動(dòng)，是目前采用最多的啟動(dòng)方式。另一主要流程為故障停機(jī)，在故障信號(hào)采集后故障點(diǎn)以上（包括故障點(diǎn)）皮帶同時(shí)停機(jī)（急停），故障點(diǎn)以下轉(zhuǎn)入正常停機(jī)（延時(shí)停）流程。
4、控制原理
1)各本地站主機(jī)通過(guò)B809輸入模塊及MB+通訊接口，接受各種現(xiàn)場(chǎng)信息及控制指令，經(jīng)用戶(hù)程序運(yùn)算后輸出至B808模塊控制設(shè)備，并通過(guò)MB+通訊口其它節(jié)點(diǎn)傳遞信息。主要原理見(jiàn)圖3。
以下是程序中各變量功能說(shuō)明：
oxxx-是開(kāi)出（或線圈）可用來(lái)驅(qū)動(dòng)聯(lián)接在輸出模塊上的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制部件，或設(shè)定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器SR中的1個(gè)或多個(gè)內(nèi)部線圈。對(duì)應(yīng)線圈只可使用1次，對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)可多次使用，功能相當(dāng)于繼電器。
1XXX-開(kāi)入，通/斷狀態(tài)由1個(gè)輸入模塊所控制，可在程序中驅(qū)動(dòng)觸點(diǎn)。常用于指令發(fā)出和現(xiàn)場(chǎng)信息采集。
4XXX-輸出或保持寄存器，在SR中存放數(shù)值信息或?qū)⑿畔⑺偷捷敵瞿K�？勺鋈侄x，完成站間數(shù)據(jù)的傳遞，1個(gè)寄存器可存放16個(gè)開(kāi)出狀態(tài)。
2)本PLC系統(tǒng)通過(guò)多用復(fù)合網(wǎng)橋BM85構(gòu)成MODBUS PLU（即MB+）網(wǎng)絡(luò)，采用對(duì)等通訊，按廣播方式即無(wú)應(yīng)答方式，此時(shí)下節(jié)點(diǎn)可通過(guò)全局?jǐn)?shù)據(jù)（需定義）形式向網(wǎng)上所有節(jié)點(diǎn)發(fā)布信息或訪問(wèn)，通過(guò)令牌（在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行接點(diǎn)編號(hào)順序傳遞的1組代碼）周轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)或指令的傳遞，令牌工作方式見(jiàn)圖4。
令牌周轉(zhuǎn)順序按節(jié)點(diǎn)地址（硬件設(shè)置），從低到高順序循環(huán)周轉(zhuǎn)。
網(wǎng)絡(luò)主要功能通常為讀開(kāi)出開(kāi)入狀態(tài)，讀/寫(xiě)保寄存器內(nèi)容和讀輸入寄存器和強(qiáng)線圈接通或斷開(kāi)。
3)各站間數(shù)據(jù)通訊協(xié)議原理見(jiàn)圖5。1KT～10KT分別為1#站至中控室主機(jī)的BTT地址定義，另外BM85及2臺(tái)計(jì)算機(jī)地址分別為14、15、17，在圖5中未標(biāo)注。本協(xié)議旨在用最少的數(shù)據(jù)交換、寄存器定義完成網(wǎng)絡(luò)控制功能。其中～一表示單向?qū)懲ㄓ崱３绦虺醵x1個(gè)寄存器( 4XXX)作為全局變量即可，協(xié)議中（中控）10KT—一1KT～6KT通過(guò)各站主機(jī)定義40500寄存器為全局變量，完成中控向各站同時(shí)發(fā)布指令。代表雙向通訊，程序中需定義兩個(gè)寄存器存人和寫(xiě)出狀態(tài)。
5、PLC系統(tǒng)控制流程的改進(jìn)完善
PLC控制系統(tǒng)程序，從設(shè)備安裝、調(diào)試到投入使用僅半年時(shí)間，通過(guò)近年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐，系統(tǒng)暴露出了一些缺陷，為完善生產(chǎn)工藝、消除設(shè)備事故隱患，對(duì)原有系統(tǒng)控制程序必須進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)。
1)13 km膠帶運(yùn)輸線穿過(guò)地區(qū)多為農(nóng)田山林，兩芯光纜經(jīng)常被鼠類(lèi)動(dòng)物咬斷，以及光端機(jī)模塊突發(fā)故障、控制站PLC主機(jī)掉電等原因均會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)前后節(jié)點(diǎn)通訊中斷，由于控制網(wǎng)絡(luò)是線性網(wǎng)絡(luò)，通訊中斷故障使令牌工作方式受阻，故障點(diǎn)以上節(jié)點(diǎn)控制數(shù)據(jù)不能得到更新，仍然保持原有狀態(tài)，中控室膠帶運(yùn)行指示也均為正常假象，實(shí)際上系統(tǒng)已處于半失控狀態(tài)，在通訊中斷過(guò)程中如果故障點(diǎn)以下任意節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生停機(jī)信號(hào)，將導(dǎo)致皮帶線下．段已停機(jī)而上段仍然正常運(yùn)行，造成堵料、撕帶、過(guò)載等嚴(yán)重后果。
經(jīng)程序分析發(fā)觀，在運(yùn)行過(guò)程中所有節(jié)點(diǎn)程序傳遞數(shù)據(jù)均為“0”、“1”固定狀態(tài)量，必須在程序定義的控制指令產(chǎn)生后，狀態(tài)量才發(fā)生變化，所以在系統(tǒng)通訊中斷時(shí)，控制站點(diǎn)數(shù)據(jù)得不到刷新，原有數(shù)據(jù)被鎖定，系統(tǒng)硬件沒(méi)有識(shí)別功能，程序仍按原指令執(zhí)行而造成事故。由此找到突破口，可在傳遞信息中加入隨時(shí)變量，作為通訊識(shí)別碼，通訊正常的時(shí)候，接收該量為變化量，通訊不正常時(shí)，該碼被鎖定為常量，由此差異來(lái)控制各本地站內(nèi)部程序，達(dá)到故障停機(jī)目的。
由于是線性網(wǎng)絡(luò)，可在根節(jié)點(diǎn)和末節(jié)點(diǎn)10KT，1KT中分別設(shè)立信號(hào)發(fā)生器及檢測(cè)器各1套，中間節(jié)點(diǎn)只需設(shè)立信號(hào)檢測(cè)器。通訊識(shí)別信號(hào)及通訊故障信號(hào)傳遞與原通訊協(xié)議一致，中控信號(hào)向各站同時(shí)發(fā)送，若中間某節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)通訊故障，中控室將接收不到1KT所發(fā)出的信號(hào)數(shù)據(jù)而發(fā)出故障停機(jī)指令，使故障點(diǎn)以下站點(diǎn)停機(jī)；此時(shí)故障點(diǎn)以上節(jié)點(diǎn)也將同時(shí)收不到中控發(fā)出信號(hào)數(shù)據(jù)而自動(dòng)轉(zhuǎn)入通訊故障停機(jī)程序，從而到達(dá)保護(hù)設(shè)備目的。
信號(hào)發(fā)生器信號(hào)檢測(cè)器的梯形圖程序設(shè)計(jì)見(jiàn)圖7、圖8所示。
①信號(hào)發(fā)生器
②信號(hào)接收器
當(dāng)00074線圈（發(fā)生器來(lái)）狀態(tài)為間隔0.5s“0”、“l”變化時(shí)，線圈00011輸出為“O”表示通訊正常；當(dāng)00074線圈持續(xù)Is以上均為“0”或“1”，00011輸出都為“1”，表示通訊故障，產(chǎn)生停機(jī)信號(hào)。
此設(shè)計(jì)可對(duì)Is以上的通訊故障作出及時(shí)處理，避免了相應(yīng)的事故，加強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性，通過(guò)軟件程序控制，達(dá)到了解決原系統(tǒng)內(nèi)固有缺陷的目的。
2)原程序故障停機(jī)流程設(shè)計(jì)不合理。原流程不論故障大或小，采取“一刀切”直至全線停完，待故障排除后，再中控執(zhí)行再啟動(dòng)（帶料啟動(dòng)），全線自上而下啟動(dòng)。實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，許多故障停機(jī)都沒(méi)有必要全線停機(jī)，比如發(fā)生堵料事故，則必須要求故障點(diǎn)以下運(yùn)輸繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)方能處理。設(shè)備無(wú)須頻繁啟停，這在電耗和時(shí)間上均造成浪費(fèi)，同時(shí)影響了電器設(shè)備正常使用壽命，使電器故障點(diǎn)增多。若將故障停機(jī)流程改為：故障點(diǎn)前端急停而故障點(diǎn)以后仍正常運(yùn)行，等故障點(diǎn)排除后，中控發(fā)出故障消除及故障點(diǎn)再啟動(dòng)指令，膠帶由原故障點(diǎn)向上啟動(dòng)即可，若故障在短時(shí)間內(nèi)不能排除，再由中控執(zhí)行全線停機(jī)。此流程只需在原有程序基礎(chǔ)上作適當(dāng)修改，加入一個(gè)判斷語(yǔ)句即可。
3) 由于膠帶輸送機(jī)上的各保護(hù)裝置不可靠，常發(fā)出誤動(dòng)信號(hào)，而程序隔離后，又達(dá)不到應(yīng)起功能，埋下了隱患�？蓪⒃瓊鞲衅鲃�(dòng)作一停機(jī)信號(hào)方式改為傳感器動(dòng)作一延時(shí)并報(bào)警一停機(jī)信號(hào)。在延時(shí)報(bào)警過(guò)程中操作人員可解除誤信號(hào)，保持設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。其它如在程序中還可增加主回路電源指示，電源缺相保護(hù)，聯(lián)系報(bào)警等其它功能，以使PLC系統(tǒng)發(fā)揮更大功效。
6、存在問(wèn)題
PLC系統(tǒng)由于其卓越的性能，靈活的程序控制，對(duì)提高本礦生產(chǎn)工藝的自動(dòng)化程度起到了很大作用，同時(shí)它尚存在某些問(wèn)題，需要進(jìn)行探討和解決，主要有以下幾個(gè)方面：
1)通訊光纖選型早，性能指標(biāo)差，中繼站光端機(jī)多，加之全線高差大，晝夜溫差大等外部因素，經(jīng)常出現(xiàn)通訊不穩(wěn)定的現(xiàn)象。
2)保護(hù)傳感器不可靠性有待改進(jìn)。
3)電流、功率、溫度、張力等模擬數(shù)據(jù)采集的棄用使PLC系統(tǒng)潛力未能很好開(kāi)發(fā)，自控程度受到限制。
相關(guān)輸送機(jī)產(chǎn)品：
1、刮板輸送機(jī)
2、螺旋輸送機(jī)
3、皮帶輸送機(jī)
