1 引言

　　實現(xiàn)移動機的自動取料工作是國內(nèi)外發(fā)展的必然趨勢，為此，需要在大型取料機上增加HMI人機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，便可以通過HMI進行參數(shù)設(shè)置、故障報警和屏幕操作，實現(xiàn)半自動取料功能。生產(chǎn)中，操作人員將取料機手動定位至料堆切換，實現(xiàn)半自動取料功能，增強判斷和處理故障的能力，降低勞動強度，大大提高作業(yè)效率。

　　2 取料機半自動取料特點

　　生產(chǎn)中，操作人員將取料機手動定位至料堆切入處，通過操作臺上的HMI人機界面設(shè)定取料數(shù)量、旋回區(qū)域和步進距離，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，到達旋回區(qū)域的另一側(cè)后，走行自動按設(shè)定值進行寸動，到達要求的寸動距離后，作反向旋回運轉(zhuǎn)，周而復(fù)始直到達到設(shè)定的取料數(shù)量。

　　3 系統(tǒng)組成

　　整個控制系統(tǒng)由一套機載 PLC和一臺XBT型觸摸屏組成。其中 PLC主機采用QUANTUM系列140CPU11303；觸摸屏作為HMI人機界面，用作機器工作狀態(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主機采用ModBus工業(yè)通信協(xié)議與機載觸摸屏進行數(shù)據(jù)交換。 系統(tǒng)總圖結(jié)構(gòu)圖（見圖1）

　　3.1 采用MODBUS通訊協(xié)議

　　HMI人機交互系統(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。本系統(tǒng)將根據(jù)實際情況選用ModBus方式，充分滿足系統(tǒng)開發(fā)和運行需要。

　　取料機是現(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)?？紤]到實際情況本系統(tǒng)采用可靠的ModBus工業(yè)通信協(xié)議，取料機控制室的PLC主機和分站，用1根RG6同軸電纜連接起來進行通訊。這樣可以降低成本，同時提高系統(tǒng)的可靠性，使系統(tǒng)易于擴展。

　　3.2智能檢測裝置

　　為提高設(shè)備性能以及實現(xiàn)機側(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，用于檢測取料機走行位置，在料場兩頭各增加一套走行極限保護裝置；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；操作室增加機側(cè)手動取料方式/機側(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

　　4.1 PLC程序設(shè)計

　　系統(tǒng)采用Concept2.6軟件進行程序設(shè)計，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。

　　聯(lián)動模式為正常作業(yè)時的取料模式，在這種模式下會產(chǎn)生各種問題，比如皮帶新增了打滑、跑偏保護，作業(yè)時會造成皮帶停車。所以，我們?yōu)槠略隽私饘贆z測保護，作業(yè)時金屬檢測保護會造成皮帶停車，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。旋回速度的控制采用4~20MA的模擬量控制，回轉(zhuǎn)速度及方向等在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。以此提醒操作人員注意。聯(lián)動取料流程圖如圖2所示。

　　4.2組態(tài)軟件設(shè)計

　　我們采用XBT-L1000工控軟件編制，觸摸屏作為HMI人機界面，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。

　　（1） 人機參數(shù)設(shè)置界面

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

　?。?） 實時畫面監(jiān)視功能

　　用圖形、數(shù)值實時地顯示現(xiàn)場被控設(shè)備的運行情況以及狀態(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。使操作人員很容易就知道發(fā)生故障了。然后通過屏幕顯示報警信息，操作人員根據(jù)報警信息切換到相應(yīng)監(jiān)控畫面排除故障。

　　5 結(jié)束語

　　本文介紹了用PLC及其組態(tài)軟件來設(shè)計大型取料機控制系統(tǒng)，詳細描述了控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、主要功能、性能特點及具體的實現(xiàn)方案。實踐證明本系統(tǒng)具有較強的抗干擾能力，操作簡單方便。自投入使用后，其各項性能指標(biāo)均滿足了工藝設(shè)計要求，達到了預(yù)期使用效果，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。