浅谈翻车机自动化系统的优化与创新

浅谈翻车机自动化系统的优化与创新
作者：蔡宇
来源：《科学与信息化》2019年第19期
摘要翻车机系统是炼铁工艺的重要环节之一，本文旨在通过对实际生产中翻车机系统故障的量化分析，寻找出其中最能影响系统稳定运行的关键因子，从而针对性的加以解决，为实现系统稳定，降低系统故障率提供一种思路。

关键词翻车机自控；PLC控制；程序连锁
翻车机系统是原料区域输入部分的重要环节，目前国内先进的是双翻车机技术。

翻车机系统一旦因故障停产，不仅料场内部的供料、配料以及输入部分受到影响，更影响到烧结机以及球团的供料，显而易见翻车机系统是炼铁工艺的重要环节之一。

在实际生产过程中通常采用一套PLC系统对翻车机整个系统进行集中控制，控制过程分为全自动、调试以及就低手动模式；双翻车机系统（以下简称为“双翻”）由一个主站通过DP 通讯协议采集和控制其下连接的9个远程站的数据，双翻系统投产以后，随着设备不间断运行，环境的不断转变，先期设计的通信模式以及程序连锁点无论是在设备本身，还是在自动控制调节上都不同程度地出现了各种问题，造成翻车机系统故障率很高，严重的甚至还可能会影响正常生产。

经过长期的观察以及数据统计分析的结果得出，在翻车机系统存在的故障中，尤其突出的问题是：翻车机因信号不稳定造成翻车机自停。

针对这一突出问题，分析其原因可以归纳为以下两点：
（1）DP线路通讯信号干扰的原因。

由于翻车机系统的特殊工艺，在系统投用后长期的运行过程中可能会造成DP通讯线缆的破损、断裂。

（2）连锁点设计不合理，导致翻车机以及牵车台发生设备事故，从而导致系统停产[1]。

所以要想降低翻车机自动化系统的故障率，首先必须解决数据通信的稳定性，其次完善连锁程序的逻辑关系。

针对第一个DP线路通信的问题，解决的方案是将有线通讯改造成无线通信。

传统的双翻硬件系统由一个主站通过DP通讯连接其下各个子站（远程控制箱体），通常采用DP通讯和光纤通信的模式，现场环境比较恶劣， DP线缆通讯很不稳定甚至线缆会因为频繁挤压导致破损、断裂，这样就很容易导致信号丢失从而引起设备自停或者失控等故障。

DP有线通讯需要DP线或者光纤等实体媒介作为传输的载体，DP通讯需要满足出发点、接收点以及网络协议等三方面要素，有线通信在应用中具有传输稳定、安全、快速，单DP通讯的复杂现场环境的线路敷设时，抗干扰性差，一旦DP线路中间有断的，很难查到故障点，需重
新敷设新的DP线，不仅成本价格提高，还影响生产。

而无线通信就是在信息传输的过程中通过无线传输的形式实现数据交换，从而实现了数据传输速度和准确性的要求。

双翻车机作业系统，现场有若干个DP分站在不同位置与控制室的主站PLC进行数据通信，目前采用的是DP信号电缆及光纤电缆传输方式。

DP从站分别以S1/S2/S3/S4/······Sn标注。

其中S7（重调机）和S8（空调机）为移动型站点，其余为固定式站点通过有线改无线的方式，在S0及S1/S2/S3/S4/S5/S6/S7/S8/S9建立稳定可靠的无线数据传输系统确保作业系统稳定工作。

无线通信模块DEC3713L（SET1）及定向天线，组成S0与S3/S4/S5/S9的无线信号连接（一对四）；无线通信模块DEC3713（SET2）及天线，组成S0与S1/S2/S6/S7的无线信号连接（一对四），无线通信模块DEC3715L串联模块，组成S0与S8的无线信号连接（一对一串接模式）。

通过这样的无线连接部署，不仅提高了数据通信的速度，更惊喜的是提高了通讯的稳定性，翻车机系统设置一套上位机作为操作员站（OS），一台工程师站（ES）的功能。

在PLC硬件连接上，采用以太网连接方式，通过通讯模块CP343连接电脑网卡口上，完成数据通信。

针对程序中连锁点设计不合理的问题，主要从以下几个方面进行优化[2]。

1 增加空车皮数量与空调机推车的联锁
为了避免空车皮超出极限数量，与解冻库其他线路火车碰撞，需在程序增加空车皮数量累计，空车皮数量采集以及数量计算。

根据四计轴脉冲信号累加，在程序中增加脉冲信号累加功能块，一个车皮四计轴闪，当计数器计到2时，为两车皮，以此类推，当实时累计空车皮数量达到设定数量，空车皮部允许推车。

2 增加干湿料翻车机速度切换功能
为了保证翻车机安全，在湿料情况，当翻车机翻到90度时，速度减慢。

现场增加干湿料切换开关，程序分为干湿料两种速度控制模式。

当为干料模式时，90度不降速，直到150度才降速。

3 增加重调机以及空调机四计轴保护
重调机当四机轴计8时，方能停车摘除后钩头，四计轴是根据现场脉冲信号计数，有时因没有采到脉冲信号，导致计数器计不到8，重调机不能停止，重调机越线，造成安全隐患。

在程序增加时间计数器，当四计轴丢数时（计不到8），通过时间触发停车。

此外，除了上述所列的突出问题外，还存在一些发生次数不是很频繁但是一旦发生就会对整个自控系统产生影响的薄弱环节，最为常见的就是电气系统故障，所以再进行一些电气上的优化与改造可以使系统更加的完善稳定[3]。

电气改造的具体实施：火车皮在解冻过程中，车皮会产生热胀冷缩，车皮的宽度会增大，进翻车机内部后会挤压翻车機的靠板，损坏翻车机现场开关信号，导致发生设备事故。

为了避免上述情况，需增加一个车皮鼓胀检测开关。

信号检测到位上来后，不允许牵单节。

在重调机将空车皮推上前牵车台时，当重调机前钩开到位且抬臂时。

空车皮会溜车，空车皮越限，在牵向空的时候会导致空车皮溜车一侧的设备被车皮摩擦损坏。

需要增加一个溜车极限开关，有了溜车信号不允许发牵向空的命令。

空车皮入台口处有光电开关信号，当光电开关有信号表明空车皮已经全部入台，可以触发牵向空脉冲。

参考文献
[1] 李莉莉，朱永文.基于PLC技术的煤矿机电控制系统应用研究[J].山东工业技术，2019，（15）：80-80.
[2] 张兴华.PLC技术在机电控制系统中的应用研究[J].黑龙江科技信息，2015，（26）：32-32.
[3] 李景松，刘泉.翻车机在线监测多线程数据处理系统设计[J].武汉理工大学报，2009，（14）：85-87.。