ControlLogix 5000

ControlLogix 5000
现 场
应 用
基于ControlLogix 5000的
斗轮式堆取料机电气控制系统
中联重科物料输送设备有限公司 李保春
一、斗轮机堆取机概述
斗轮式堆取料机(以下简称斗轮机,
见图1)是一种自动化程度高和高效率地对
散状物料进行连续堆取作业的设备,其
运来的物料通过尾车卸至悬臂架带式输
送机上,再至斗轮头部处卸至料场。
方式;基于ControlNet现场总线控制技
取料:料场中的物料挖取到地面系
术,利用PLC中央处理器的结构体系构建
统皮带机上。取料时,斗子切取物料卸
ControlNet控制网络,全部 ControlLogix I/
技术先进、自动化水平高,主要用于电
到悬臂架带式输送机胶带上,然后转卸
厂、港口、建材、冶金、矿山、化工、
到地面带式输送机胶带上,地面带式输
粮食等行业物料存储、转运及输送系
送机再将物料运至下一转运站。
O 模块、通讯模块、处理器模块均可以带
电插拔;使用RSLogix 5000软件设计PLC
梯型图;用RSView32编制人机界面;应
用PanelView实现自动化功能的人机界面
统中。
斗轮机是散状物料(散料)储料场内的
整个系统采用分布式I/O远程控制
二、系统硬件配置
操作。
(1) 配置人机界面(HMI)方便相关人员实
连续堆取料的有轨式装卸专用机械,作
为了实现电气控制系统先进和
业有很强的规律性,自动化水平和生产
高自动化水平的功能,满足系统的控
用PanelView系列2711P-T10C4D11000。
效率要求高。
制要求,采用罗克韦尔自动化公司
(2) 电源模块:1756-PA72电源,工作
ControlLogix 5000平台,其配置见图2。
电压:85~265VAC;最大负载238VA,3
堆料:地面系统皮带机运来的物料
堆至料场。堆料时,将料场带式输送机
系统具有如下特点:
时操作监控斗轮机。人机界面(HMI)采
块,单独安装。
图1 斗轮机外形图
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(3) 本地站CPU采用ControlLogix5000
系列1756- L61 CPU; 以太网通信模
块:1756-CNB适配器模块1个、16通
道1756-IM16I数字量输入模块3个、16
本
通道1756-OA16数字量输出模块2个、
地
1756-ENBT以太网模块1块,通过以
站
太网模块实现PLC与人机界面的数据
通信。
(4) 远程扩展站1# 1756-CNB适配器模块
1个、16通道1756-IM16I数字量输入模
块5个、16通道1756-IB16I数字量输入
远
程
模块1个、16通道1756-OA16数字量输
扩
出模块1个、1756-OF2F模拟量输出模
展
站
块1个。
(5) 远程扩展站2# 1756-CNB适配器模块
1个、16通道1756-IM16I数字量输入模
块7个、16通道1756-IB16I数字量输入
远
模块1个、16通道1756-OA16数字量输
程
出模块2个
扩
(6) ControlNet网络。
展
站
此系统本地扩展与远程扩展采用
ControlNet总线连接,ControlNet网络
标准为IEC 61158,是一种高性能的工
业局域网,主要特点有:开放性、高
效率、多功能 、确定性和可重复性、
I/O共享、扩展性能
本地1756-CNB适配器模块与远程扩
展的通信模块使用ControlNet专用通信同
轴电缆连接以满足通信要求,用专用的
RSLogix 5000软件进行组态网络通信。需
要注意ControlNet网络的2个终端一定要
加终端电阻。
三、与PLC通信方式
图3 通讯类型选择
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系统配置好后,就可进行计算机
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机构处于不同角度时斗轮堆取料机斗轮
斗子取到的物料截面不同,远离轨道取
料量小,当悬臂垂直轨道时取料量接近
为零。为了消除取料过程中的“月牙损
失”,保证斗轮堆取机在回转角度变化
过程中取料生产率基本恒定,就要求回
图4 确认以太网类型
与 P LC 联 机 通 讯 。 为 实 现 通 讯 , 选 用
6) 点击RSLinx“Communication(通
RSLogix 5000软件,与PLC通讯方式有
信)”下拉菜单中的“R S W h o”选项,
两种:
单击就会弹出整个工业控制网络的硬
(1) RS232串口通讯 使用 RS232 电
件网络结构,至此通信配置已经建立
缆,将PLC的CPU 与电脑的COM
好了。
度位置的变化而变速运行。臂架的回转
速度应按1/cosα函数曲线的变化规律
进行调速,使臂架在任意角度下,在相
同的时间内均匀取料,使生产率恒定而
不随回转角度的变化而减少。回转转
速按1/cosα的规律变化,但α角大于60°
联接;
(2) 以太网通讯 通过以太网电缆,将
四、PLC编程
电脑与PLC机架上的以太网模块1756-
通信配置建立好以后,就可用着手
ENBT 连接。其IP地址设置又分为使用
编写程序了。斗轮机电气系统控制程序
分配IP地址的方式连接PLC和通过自动
是由主程序和各机构的子程序组成的。
获取IP地址的方式连接PLC两种方式。
采用支持Logix 5000系列PLC的RSLogix
本系统选择以太网分配IP地址的方
式连接PLC的通信方式,操作如下:
1) 打开RSLinx,点击
转机构在回转角度变化范围内随回转角
或
,
时,臂架回转速度将较高,结构所受的
动载荷急剧增大,对主机结构受力状况
5000编程软件。RSLogix 5000提供了可
靠的通信能力、强大的编程功能和卓越
的诊断能力。符合IEC相关标准,可支持
2) 用户检测通信端口是否与通信网线连
IL、LD、FBD、SFC、ST等 5种不同的编程
接完好,点击RSLinx“Communication
语言。
图5 斗轮机一个单程取料形状
月牙损失
( 通 信 ) ” 下 拉 菜 单 中 的 “ Co n f i g u r e
系统采用梯形图方式编程。斗轮
Drivers(配置驱动方式)”选项,在工具
机有就地、手动、PLC半自动三种工作
条上点击 ,
方式,通过工作方式切换旋钮实现切
3) 在“Available Driver Types(可用驱动
换。整个斗轮机电气控制系统大致分为
行走轨道
类型)”中,点击“Add New”选项,
以下几个部分:大车行走、回转、俯仰
图6 斗轮机取料平面几何形状
选择“EtherNet Devices”,按下“Add
变幅、尾车变幅、司机室变幅、输料皮
New” 键,见图3。
带、斗轮取料、编码器数据处理、电
4) 确认以太网类型,单击 OK,见图4。
机电流4~20mA信号的数据处理等。其
5) 输入与电脑设置在一个网段上的以
中斗轮半自动回转取料是最复杂的,也
太网设备的IP地址,并确定即可。在
是最难的,斗轮堆取料机在回转取料时
Configure Driver 中增加新IP地址,可以
的物料呈月牙形(见图5和图6),在回转
访问其它站点。
回转角度
斗轮机
图7 回转角度与速度关系曲线
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应 用
图8 斗轮机电控系统主界面
图9 机构位置运行状态界面
不利。 为 此 , 取 料 程 序 设 定 : 当Φ = 0 °
(2) 图形功能很强大。支持许多标准的
例如在生产过程中机器行走1#断路器跳
-60°时,回转速度1/cosα的规律变化;
图形格式,不必自己画比较复杂的图
闸,那么行走就会突然停车,这时就可
当Φ>60°时,此时生产率的均匀性下
形。既可以使用自带的图库,又可以
以查看报警数据,报警就会提示为行走
降,故取料时按60°时的速度运行(见
利用已有的图形,而不必重新创建。
1#断路器跳闸了,那么相关人员就可快
图7)。
可以拖放Windows图元文件,还可用复
速查找原因,处理问题后斗轮机可迅速
PLC可以实现逻辑控制,用来处理
制、粘贴AutoCAD图形到显示画面中
再继续恢复生产。
斗轮机和皮带机电流、温度、压力等模
来,因此图形功能十分强大,见图10
(6) 打印。可以按日期打印生产记录。
拟量数据,这些数据必须是实时的。检
斗轮机电控系统主界面。
(7) 安全措施。可建立工程级或系统级
测部分由一次仪表构成,即测量电流的
(3) 工艺流程图。在此画面中可以显示
互感器、温度的热电偶、热电阻以及测
整个设备的运行状态,各机构的位置
量压力的压力变送器等。信号处理通常
(见图9):俯仰角度、回转角度和司机
用变送器,如电流变送器,作用是将传
室的角度、走行距离(机器在轨道的位
感器的信号放大、线性化、转换处理变
置),机器主要设备的电流等数据,以
成PLC可用的4~20mA的电流信号,通过
便于操作人员及时准确地掌握设备的
PLC程序进行A/D处理转换,再通过以太
总体运行情况。
网在HMI显示实际的数值,方便相关人员
(4) 趋势监视功能。趋势是实时或历史
监控。
事件的一种记录,操作员通过检查过
去的事件数据记录,经与现在的数据
安全措施,以方便限制各级权限的人
员访问数据或只有特定权限的人员才
能更改某些工艺参数,保证斗轮机的
正常安全可靠运行。
六、结论
本控制系统由中联重科物料输送
设备有限公司设计制作安装和调试完
成,已在陕西冯家塔矿业有限公司的
进行比较从而得出变量未来发展趋势
DQL1200/1395•35斗轮式堆取料机得到实
的预测。
际应用,在该系统中,PLC充分发挥了其
(见图8),采用人机界面(HMI)显示整个设
(5) 报警管理功能。描述报警时状态或
配置灵活、控制可靠、编程方便和可现
备的运行状态。
相关动作、显示内容和确认报警等具体
场调试的优点,使整个系统的稳定性得
(1) 标签数据库再利用。使用RSView32
的对象。也可以保存历史报警数据及
到保证。自2009年交付使用以来,系统
可方便地打开标签数据浏览器并从PLC
打印报警报表。报警主要针对具体采集
运行良好,为企业带来了可观的经济效
数据库中选择所需要的程序逻辑标签。
对象标签,包括模拟量和数字量标签。
益和良好的社会效益。
五、触摸屏
为了方便相关人员操作监控斗轮机
26 | 今日自动化 2013年4月
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