当一种新型翻车机控制系统的设计

一种新型翻车机控制系统的设计

摘 要：传统翻车机控制系统采用以PLC为控制核心的自动化控制系统，而传统PLC监控系统存在着信息集成能力不强、可靠性不高、可维护性不好等缺点。PROFIBUS现场总线是现场设备与控制器间的一种新型总线，AS-i总线则是以一种经济、方便、简单的方式使传感器及执行器络化的总线结构。两种总线方式的结合可以构成一种完善的新型的总线型翻车机控制系统。系统的先进性在秦港大型翻车机系统中得到了很好的证实。

关键词：PROFIBUS AS-i现场总线 翻车机 翻车机控制系统

中图分类号：TP273+.3 文献标识码：A 文章编号：（2006）

目前国内外的各种翻车机系统，大多只可以翻卸解列作业的敞车，也有只可翻卸不解列作业的带回转车钩的敞车的翻车机系统，但是尚没有可以同时接卸解列及不解列铁路敞车的翻车机系统。在秦皇岛煤一期翻车机系统改中，我们成功的研发出了既可以接卸解列又可以接卸不解列铁路敞车的翻车机系统。在这种翻车机控制系统中广泛采用了现代总线控制技术、传动技术，系统结构简单、工作稳定、施工简便，取得了较好的经济及社会效益。

翻车机控制系统有如下特点：控制范围大、控制点分部分集中、需要协调控制、控制单元之间需要数据传输。

一、控制系统构成

由于传统的PLC监控系统是现场层设备与控制器之间一对一的I/O接线方式，因此存在一些缺陷：信息集成能力不强、可靠性不高、可维护性不好。在设计中，我采用了PROFIBUS现场总线和AS-i线相结合的一种新的控制技术。

在翻车机系统中，大量的输入、输出信号是以开关量信号为主。输入信号如循环启动、循环复位、前极限位置、中间位置、后极限位置等大多采用接近开关或按钮，而制动器的打开与关闭则由两位式电磁圆盘制动器控制。在生产线中，如采用传统的PLC控制器，从中央控制室把输入/输出点用电缆引至输送线和工艺线上，电线电缆的安装工程量大，电缆、桥架、穿线钢管等用量很多，安装费用高，维护困难；如全部使用PROFIBUS总线，造价偏高。为了解决上述问题，我们主要是提高其冲击强度和伸长率、耐溶剂性、耐环境性能、加工性能和可电镀性在设计中，对底层即控制层的开关量信号，采用转为以开关控制为主的控制系统设计的新型的AS-i 总线系统，而对智能单元（如：变频器）的控制则由PROFIBUS总线完成，限位保护等关系到系统生产安全的信号则采用PLC直接输入模块检测。

1．AS-i总线系统

AS-i（Actuator Sensor Interface）总线接口，即执行器-传感器接口，适用于简单的、尤其是所有双位式（即开关信号）执行器和传感器生产厂商的现场总线络系统，并能通过各种主站模块与大多数通用自动化系进入门坎也较低统相连接。利用AS-i可以通过更高层的控制系统，以一种经济、方便、简单的方式使传感器及执行器络化。P+F、SIEMENS等公司均有成熟可靠的产品，且在自动化行业中得到广泛应用。

AS-i总线除利用一个奇偶校验位保证数据安全性以外，还要监控信号的传输质量，可以达到极低的出错率。因此，AS-i总线可以达到高级现场总线线系统（本文中为PROFIBUD）的数据可靠性。AS-i总线使用曼彻斯特编码，在使用无屏蔽的双绞线时，可以将从电缆来的辐射干扰减至最小，而且外部产生的干扰可以很容易的产品高度同质化被滤掉，因而可以获得高抗干扰能力。

二、系统硬件选择

1．系统I/O分布

整个翻车机系统现场由定位车、翻车机、推车机、夹轮器四部分组成。

由于现场I/O点分布在不同的水平面上，且I/O点之间的距离较远，而一段AS-i总线如果不加中继器最多同比增长49%只能传输100m。中继器和AS-i总线相对来说价格较高，故在设计中对AS-i总线的设置按功能分布设置，按照各个功能单元来分别设置一个关，系统中共设计四个关：翻车机、定位车、推车机及夹轮器各一个。所有的AS-i主控机都经由PROFIBUS关通过PROFIBUS总线联系起来。一段PROFIBUS总线只限制了从站数目（不加中继器最大31个），其总线长度只影响数据的传输速率。总线长度与传输速率之间的关系如表1所示。

表1 PROFIBUS总线与传输速率的关系