摘  要：該文介紹了PCC產品在港口膠帶運輸機集控系統中的應用。根據港口運輸工藝，設置現場控制和一個控制中心，采用PCC為核心的集控系統與調度系統、工業電視系統一起，構成一個完整的操作、調度、監視網絡，實現對整個膠帶運輸機系統的遙測、遙信、遙控。從而提高生產效率、提高安全性。
關鍵詞：PCC系統； 集中監控； 膠帶運輸機
中圖分類號： TP29      文獻標識碼：B 

Application of PCC in a Centralized Monitoring System for Belt Conveyors in Harbor
YAO Chen
（Survey and Design Insitute of Harbour Channel of Anhui Province，Hefei 230011,China）
Abstract: The paper introduces an application of PCC in a centralized monitoring system for belt conveyors in harbors. According to the harbor conveying process, a control center with site control function is set up. PCC-centered centralized monitoring system, dispatching ephone system and industry TV system are used to form a complete operating, dispatching, and monitoring network. Thus, the remote measurement, remote communication and centralized monitoring of the entire belt conveyor system are implemented; the production efficiency and safety are improved. 
Key words: PCC system, Centralized Monitoring, Belt Conveyor
1 引言
　　港口膠帶運輸機集控系統的安全可靠性接影響港口的經濟效益。為此，實現系統的綜合保護和集中監控，是十分必要的。
　　港口膠帶輸送機自動化控制系統涉及的內容較多，自動系統設計時要根據港口工藝、規模、港區布置，考慮技術的可行性和可靠性、經濟的合理性、港口擴建的可能性等因素，需在系統設計前事先一并充分考慮，從而滿足港口擴建、發展的需要。
2  膠帶運輸機集控系統
2.1 系統構成
2.1.1 系統結構
    本系統采用分布式控制結構，由現場控制和集中控制構成（如圖1所示）。集中控制設于*控制室，基于通訊以及擴展能力方面的考慮，選擇了貝加萊的PCC作為整個系統的控制核心。集中控制與現場控制設備之間的數據通訊采用B&R的實時工業以太網ETHERNET Powerlink來實現, 現場控制與傳感器之間則采用現場總線通訊方式進行聯接（Modbus及自由協議），集中控制與綜合操作臺的監控上位機之間通過以太網（TCP/IP）實現通訊。現場控制負責現場設備的數據采集和控制，通過監控，可對整個系統的設備進行監視和集中控制。
    本系統以PCC作為控制核心，它具有處理速度快、抗*力強、易擴展、易編程、基本免維護等特點，并能夠實現軟件的模塊化開發、自動檢測系統故障、遠程維護診斷等功能；它采用分時多任務的Runtime實時操作系統，在編程語言方面，除了支持傳統PLC能用的符合IEC61131-3標準的幾種編程語言外，還支持ASCI C及Automation Basic兩種語言的編程，在通訊以及數據采集等任務中，大大提高了編程效率；系統還采用PCC自帶的通訊接口組成數據傳輸網絡（以太網及串口），以實現不同規模的控制任務。
可完成一個系統內多條皮帶全過程的監控、監測、連同*控制室，構成一個完善的監控系統。

2.1.2 數據通訊網絡
　　圖1中，主干網絡選用B&R的實時工業以太網ETHERNET Powerlink，在控制距離大于1200米的兩個控制站之間必須加中繼器,在皮帶機頭設置現場控制站。現場控制站負責現場的信號采集與現場的直接控制。
　　系統為實時監控網絡結構，具備有完善的生產監控管理功能，對皮帶運輸主要環節及相關的輔助環節的生產過程進行實時數據采集、傳輸、處理、顯示、記錄打印，對運輸皮帶系統進行遠程集中監控，同時配合工業電視系統進行安全圖像監視，以確保人員及設備的安全。
2.2 集控系統的主要功能
該集控系統實現后，操作員可在中控室終端上監視控制運輸皮帶生產過程，完成對運輸皮帶生產及相關環節的“遙測、遙信和遙控”，實現散貨運輸皮帶生產系統的綜合自動化。其主要功能如下：
（1）實現膠帶運輸機的自動和現場手動控制。分析采集的參數，各系統自動完成生產過程控制，或由操作員直接手動操作控制。
（2）實現膠帶機運輸系統集中監控。實時監控設備狀態和運行參數，并顯示數據曲線，對重要信息在硬盤記錄。
（3）實時運行參數監測。各監控系統實時采集生產工況參數，可以采用圖形、報表的形式顯示系統的實時工況及目前產量、倉儲等。
（4） 歷史數據查詢。以上生產實時監測數據均可存貯于生產實時數據歷史數據庫中，可實現歷史回顯、歷史趨勢分析，及直方圖、餅圖等進行綜合分析。
（5） 設備故障及模擬量超限報警。當設備故障或模擬量超*，生產監測及管理網絡同步顯示故障設備名稱，并可實現語音報警、實時打印故障功能。服務器將該故障信息存入故障信息數據庫，供以后統計分析。
（6） 優化生產計劃。在網絡服務器中建立了綜合歷史數據庫，定時將生產、經營等數據存入數據庫中，制作計劃、生產完成情況的趨勢分析圖表，為今后的生產計劃提供參考；根據外運下達計劃和設備實際狀態、倉儲煤量，合理安排生產計劃、設備維修計劃，以zui大限度地減少對生產的影響。
（7）可實現自動化控制系統與生產管理系統數據共享。計算機管理工作站設信息管理系統，決策者通過管理工作站可根據各自權限訪問遠程監控上位機，得到現場生產數據報表、設備管理信息和生產統計分析。
2.3 集控系統的特點
　　本集控系統具有以下幾方面特點：
　?。?）選用*的控制器
系統的實時性好，可靠性高，數據處理速度快；采用全分布式控制結構，系統具有較高的安全性。當地面部分出現控制故障時，井下部分 仍可實現集控運行；通訊網絡速度快，距離遠，可靠性高；界面直觀友好，操作簡便，功能齊全。人機界面不僅具有形象逼真的動態畫面和全中文顯示，還具有實時報警監視、安全確認機制和數據記錄功能；
　?。?） 減少布線成本
由于采用遠距離通訊網絡，使布線更加方便，并大大減少電纜用量；維護方便，運行費用低。系統擴展方便，可隨時增加節點，并可通過網絡由中控室在線修 改程序?？刂破骱途W絡可靠性高，維護工作量??；
（3）具有故障自診斷功能
　　網絡故障自診斷。當網絡由于發生斷線、干擾等傳輸問題時， 網絡會自動偵測到，并發出報警；
　　PLC故障自診斷。PLC的掃描器和適配器發生故障時，系統會通過網絡的通訊情況判斷故障，并發出報警；PLC的I/O模塊發生故障時，CPU會通過I/O模塊的狀態位偵測到故障及故障內容，系統會發出報警；
　　傳感器和信號線故障診斷。模擬量的傳感器或信號線發生斷線故障時，PLC通過測量值判斷故障并發出報警。
（4）維護方便
　　 I/O模塊采用可拆卸端子排，出現故障時，集控室發出聲光報警，可在幾分鐘之內即可更換完畢；
　　系統擴展方便，增加新設備或上后期工程，可以方便地加入節點，并可通過網絡在線修改程序；
　　系統具有自診斷功能，能及時報告故障時間、位置、類型等信息，更便于維護。
　?。?）總結各礦膠帶運輸系統的經驗教訓
特別采取了增加設備可靠性的措施，如選用*可靠的控制器和網絡產品。

2.4 膠帶運輸機控制系統
2.4.1控制系統的組成及工作方式
    該系統由運輸膠帶機、給料機等基本設備組成，利用控制設備、通訊模塊、打滑、堆料、超溫、煙霧、縱撕、滅塵、速度、跑偏、料位等保護,達到膠帶機集中控制與監測的要求。
 

　　系統采用多臺PCC和工業以太網ETHERNET Powerlink組成數據傳輸網絡，完成系統內皮帶，給料機的全工作過程的控制、監測，連同地面中控室，構成一個完善的監控系統。
　　其工作方式設有集控自動/集控手動/就地三種，三種方式可轉換。正常生產時，使用集控自動方式，設備按工藝要求的順序和流程由*控制臺自動啟停；集控手動時，可在*控制臺操作各設備，無閉鎖和聯動關系；就地時，在現場操作；啟動設備前由集控臺發預告信號，預告30秒后，若現場均滿足集控自動啟動條件，設備按順序自動啟動。現場可用停車鈕停止啟動過程； 現場信號箱設起/停車按鈕，現場可隨時停車。若設備由集控啟動，控制系統接到現場停車停號后，可作急停處理，實施故障停車操作；
　  按“技術規定”，膠帶運輸機必須裝設拉線開關、跑偏保護、低速保護等裝置，這些信號均接入集控系統，參加設備的緊急停車和閉鎖停車；對設備故障和工藝參數的異常實時報警，并進行聲光提示。一般故障只報警，現場非正常停車或嚴重故障時，故障設備及其上游設備緊急停車，下游設備順料流延時閉鎖停車。
2.4.2控制系統的功能及其特點
　?。?）每臺設備機頭旁均設有就地操作控制箱，上有工作方式轉換開關及就地起停鈕；所有膠帶機上的給煤點均設置堆煤保護和縱向撕裂保護，以防止膠帶機事故的擴大化；所有膠帶機均設有兩極跑偏開關，每隔約50米設置一對跑偏開關，一級跑偏用于故障報警，二級跑偏用于故障停車；所有膠帶運輸機，均設拉線開關，用于緊急情況下的停車，急停拉線開關的安裝間距均確定按50米進行配置，并可擴展下皮帶的跑偏保護，以保證設備和人身安全；擴音采用新型的選撥系統，安裝間距確定按200米進行配置。
　?。?）水平膠帶機的拉緊裝置為液壓調節方式，開誠提供一套膠帶機的松帶檢測傳感器，由PLC控制完成膠帶機的張力自動調節功能； 在皮帶機頭設置堆料傳感器，防止皮帶的堆料事故的發生；在皮帶機設置皮帶速度傳感器，以檢測皮帶的超速及打滑事故的發生；在皮帶廊道設置煙霧傳感器，以檢測皮帶廊道的煙霧濃度防止火災事故的發生；在皮帶機的主滾筒設置溫度傳感器，隨時檢測滾筒的溫度，并配備自動撒水裝置，在滾筒超溫時實現自動撒水并對主滾筒進行降溫； 膠帶運輸機每隔約100米設起動預警裝置，設備啟動前發出預警信號，提示有關人員應立即遠離設備；電機的電流實時監測功能可發現一些機械設備的潛在故障隱患；運行中對電機的電流進行實時監測分析，當發生電流超限或突變時報警，嚴重時停機。實現對給料機與皮帶的閉鎖，實現與以前皮帶的閉鎖功能，具有自動、手動、檢修等控制方式。
　　（3）在軟件與硬件上開發了*的矩陣控制功能，節省主電纜的開支；自控系統在性能上具有良好的抗濕熱性、抗干擾性，在結構上滿足在港口條件能夠迅速檢修或更換元器件，根據港口的現場環境，控制箱采用不銹鋼結構，其他采用防腐措施；可根據膠帶機系統的故障性質，進行緊急停機、順序停機或發出報警聲光信號；在集中操作臺上能集中顯示膠帶機的工作狀態、故障類型、故障地點；軟啟動器或變頻器納入監控；多種操作方式?？刂品绞接校杭新搫印⒓惺謩印⒕偷芈搫印⒕偷厥謩?、禁起等方式，使系統操作靈活、可靠。在集中方式，所有設備由集控室操作員通過上位機操作；多種流程選擇。在聯動方式下，可根據工藝選擇運輸流程， 膠帶啟動按順料流方向，并根據膠帶速度、長度延時開車，以減少運行時間；重載啟動時，按逆料流方向啟動；系統停止或無料時延時自動停車。
　?。?）完善的信息處理功能，報警信息、運行參數、操作記錄等信息自動形成標準格式的數據庫文件，并在硬盤長期保存，供信息系統調用；實現系統集中監控，生產數據微機化管理?！　?br />3  結束語
　  投運以來，該集控系統總體情況良好。運行實踐表明，該系統有以下優點：
　　    采用總線通訊的分布式結構，可降低系統成本，并且現場施工及使用維修也變得比較簡單；
實現了膠帶輸送機的全自動控制，并保證了系統控制的*狀態；把系統管理機通過企業內部網與Internet互聯，實現了系統的遠程診斷，降低樂系統的維護成本。

參考文獻

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［2］鄧則名，鄺穗芳.電器與可編程控制器應用技術［M］.北京：機械工業出版社，1999
［3］邱公偉  可編程序控制器網絡通信及應用.  北京：清華大學出版社，2000
［4］鄭瑜平，可編程序控制器. 北京：北京航空航天大學出版社，1995

作者簡介
姚 晨 （1982~），男，安徽省港航勘測設計院助理工程師。