摘  要：該文介紹了PCC產(chǎn)品在港口膠帶運輸機集控系統(tǒng)中的應(yīng)用。根據(jù)港口運輸工藝，設(shè)置現(xiàn)場控制和一個控制中心，采用PCC為核心的集控系統(tǒng)與調(diào)度系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)一起，構(gòu)成一個完整的操作、調(diào)度、監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對整個膠帶運輸機系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控。從而提高生產(chǎn)效率、提高安全性。
關(guān)鍵詞：PCC系統(tǒng)； 集中監(jiān)控； 膠帶運輸機
中圖分類號： TP29      文獻(xiàn)標(biāo)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(tǒng)的安全可靠性接影響港口的經(jīng)濟效益。為此，實現(xiàn)系統(tǒng)的綜合保護(hù)和集中監(jiān)控，是十分必要的。
　　港口膠帶輸送機自動化控制系統(tǒng)涉及的內(nèi)容較多，自動系統(tǒng)設(shè)計時要根據(jù)港口工藝、規(guī)模、港區(qū)布置，考慮技術(shù)的可行性和可靠性、經(jīng)濟的合理性、港口擴建的可能性等因素，需在系統(tǒng)設(shè)計前事先一并充分考慮，從而滿足港口擴建、發(fā)展的需要。
2  膠帶運輸機集控系統(tǒng)
2.1 系統(tǒng)構(gòu)成
2.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    本系統(tǒng)采用分布式控制結(jié)構(gòu)，由現(xiàn)場控制和集中控制構(gòu)成（如圖1所示）。集中控制設(shè)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(tǒng)的控制核心。集中控制與現(xiàn)場控制設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通訊采用B&R的實時工業(yè)以太網(wǎng)ETHERNET Powerlink來實現(xiàn), 現(xiàn)場控制與傳感器之間則采用現(xiàn)場總線通訊方式進(jìn)行聯(lián)接（Modbus及自由協(xié)議），集中控制與綜合操作臺的監(jiān)控上位機之間通過以太網(wǎng)（TCP/IP）實現(xiàn)通訊?，F(xiàn)場控制負(fù)責(zé)現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和控制，通過監(jiān)控，可對整個系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和集中控制。
    本系統(tǒng)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(hù)等特點，并能夠?qū)崿F(xiàn)軟件的模塊化開發(fā)、自動檢測系統(tǒng)故障、遠(yuǎn)程維護(hù)診斷等功能；它采用分時多任務(wù)的Runtime實時操作系統(tǒng)，在編程語言方面，除了支持傳統(tǒng)PLC能用的符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)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(shù)據(jù)采集等任務(wù)中，大大提高了編程效率；系統(tǒng)還采用PCC自帶的通訊接口組成數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)及串口），以實現(xiàn)不同規(guī)模的控制任務(wù)。
可完成一個系統(tǒng)內(nèi)多條皮帶全過程的監(jiān)控、監(jiān)測、連同*控制室，構(gòu)成一個完善的監(jiān)控系統(tǒng)。

2.1.2 數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)
　　圖1中，主干網(wǎng)絡(luò)選用B&R的實時工業(yè)以太網(wǎng)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(shè)置現(xiàn)場控制站?，F(xiàn)場控制站負(fù)責(zé)現(xiàn)場的信號采集與現(xiàn)場的直接控制。
　　系統(tǒng)為實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具備有完善的生產(chǎn)監(jiān)控管理功能，對皮帶運輸主要環(huán)節(jié)及相關(guān)的輔助環(huán)節(jié)的生產(chǎn)過程進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、顯示、記錄打印，對運輸皮帶系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程集中監(jiān)控，同時配合工業(yè)電視系統(tǒng)進(jìn)行安全圖像監(jiān)視，以確保人員及設(shè)備的安全。
2.2 集控系統(tǒng)的主要功能
該集控系統(tǒng)實現(xiàn)后，操作員可在中控室終端上監(jiān)視控制運輸皮帶生產(chǎn)過程，完成對運輸皮帶生產(chǎn)及相關(guān)環(huán)節(jié)的“遙測、遙信和遙控”，實現(xiàn)散貨運輸皮帶生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合自動化。其主要功能如下：
（1）實現(xiàn)膠帶運輸機的自動和現(xiàn)場手動控制。分析采集的參數(shù)，各系統(tǒng)自動完成生產(chǎn)過程控制，或由操作員直接手動操作控制。
（2）實現(xiàn)膠帶機運輸系統(tǒng)集中監(jiān)控。實時監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)和運行參數(shù)，并顯示數(shù)據(jù)曲線，對重要信息在硬盤記錄。
（3）實時運行參數(shù)監(jiān)測。各監(jiān)控系統(tǒng)實時采集生產(chǎn)工況參數(shù)，可以采用圖形、報表的形式顯示系統(tǒng)的實時工況及目前產(chǎn)量、倉儲等。
（4） 歷史數(shù)據(jù)查詢。以上生產(chǎn)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)均可存貯于生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)庫中，可實現(xiàn)歷史回顯、歷史趨勢分析，及直方圖、餅圖等進(jìn)行綜合分析。
（5） 設(shè)備故障及模擬量超限報警。當(dāng)設(shè)備故障或模擬量超*，生產(chǎn)監(jiān)測及管理網(wǎng)絡(luò)同步顯示故障設(shè)備名稱，并可實現(xiàn)語音報警、實時打印故障功能。服務(wù)器將該故障信息存入故障信息數(shù)據(jù)庫，供以后統(tǒng)計分析。
（6） 優(yōu)化生產(chǎn)計劃。在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中建立了綜合歷史數(shù)據(jù)庫，定時將生產(chǎn)、經(jīng)營等數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，制作計劃、生產(chǎn)完成情況的趨勢分析圖表，為今后的生產(chǎn)計劃提供參考；根據(jù)外運下達(dá)計劃和設(shè)備實際狀態(tài)、倉儲煤量，合理安排生產(chǎn)計劃、設(shè)備維修計劃，以zui大限度地減少對生產(chǎn)的影響。
（7）可實現(xiàn)自動化控制系統(tǒng)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享。計算機管理工作站設(shè)信息管理系統(tǒng)，決策者通過管理工作站可根據(jù)各自權(quán)限訪問遠(yuǎn)程監(jiān)控上位機，得到現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)報表、設(shè)備管理信息和生產(chǎn)統(tǒng)計分析。
2.3 集控系統(tǒng)的特點
　　本集控系統(tǒng)具有以下幾方面特點：
　?。?）選用*的控制器
系統(tǒng)的實時性好，可靠性高，數(shù)據(jù)處理速度快；采用全分布式控制結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)具有較高的安全性。當(dāng)?shù)孛娌糠殖霈F(xiàn)控制故障時，井下部分 仍可實現(xiàn)集控運行；通訊網(wǎng)絡(luò)速度快，距離遠(yuǎn)，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(tài)畫面和全中文顯示，還具有實時報警監(jiān)視、安全確認(rèn)機制和數(shù)據(jù)記錄功能；
　?。?） 減少布線成本
由于采用遠(yuǎn)距離通訊網(wǎng)絡(luò)，使布線更加方便，并大大減少電纜用量；維護(hù)方便，運行費用低。系統(tǒng)擴展方便，可隨時增加節(jié)點，并可通過網(wǎng)絡(luò)由中控室在線修 改程序?？刂破骱途W(wǎng)絡(luò)可靠性高，維護(hù)工作量小；
（3）具有故障自診斷功能
　　網(wǎng)絡(luò)故障自診斷。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)由于發(fā)生斷線、干擾等傳輸問題時， 網(wǎng)絡(luò)會自動偵測到，并發(fā)出報警；
　　PLC故障自診斷。PLC的掃描器和適配器發(fā)生故障時，系統(tǒng)會通過網(wǎng)絡(luò)的通訊情況判斷故障，并發(fā)出報警；PLC的I/O模塊發(fā)生故障時，CPU會通過I/O模塊的狀態(tài)位偵測到故障及故障內(nèi)容，系統(tǒng)會發(fā)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(fā)生斷線故障時，PLC通過測量值判斷故障并發(fā)出報警。
（4）維護(hù)方便
　　 I/O模塊采用可拆卸端子排，出現(xiàn)故障時，集控室發(fā)出聲光報警，可在幾分鐘之內(nèi)即可更換完畢；
　　系統(tǒng)擴展方便，增加新設(shè)備或上后期工程，可以方便地加入節(jié)點，并可通過網(wǎng)絡(luò)在線修改程序；
　　系統(tǒng)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(hù)。
　?。?）總結(jié)各礦膠帶運輸系統(tǒng)的經(jīng)驗教訓(xùn)
特別采取了增加設(shè)備可靠性的措施，如選用*可靠的控制器和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。

2.4 膠帶運輸機控制系統(tǒng)
2.4.1控制系統(tǒng)的組成及工作方式
    該系統(tǒng)由運輸膠帶機、給料機等基本設(shè)備組成，利用控制設(shè)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(hù),達(dá)到膠帶機集中控制與監(jiān)測的要求。
 

　　系統(tǒng)采用多臺PCC和工業(yè)以太網(wǎng)ETHERNET Powerlink組成數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，完成系統(tǒng)內(nèi)皮帶，給料機的全工作過程的控制、監(jiān)測，連同地面中控室，構(gòu)成一個完善的監(jiān)控系統(tǒng)。
　　其工作方式設(shè)有集控自動/集控手動/就地三種，三種方式可轉(zhuǎn)換。正常生產(chǎn)時，使用集控自動方式，設(shè)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(shè)備，無閉鎖和聯(lián)動關(guān)系；就地時，在現(xiàn)場操作；啟動設(shè)備前由集控臺發(fā)預(yù)告信號，預(yù)告30秒后，若現(xiàn)場均滿足集控自動啟動條件，設(shè)備按順序自動啟動?，F(xiàn)場可用停車鈕停止啟動過程； 現(xiàn)場信號箱設(shè)起/停車按鈕，現(xiàn)場可隨時停車。若設(shè)備由集控啟動，控制系統(tǒng)接到現(xiàn)場停車停號后，可作急停處理，實施故障停車操作；
　  按“技術(shù)規(guī)定”，膠帶運輸機必須裝設(shè)拉線開關(guān)、跑偏保護(hù)、低速保護(hù)等裝置，這些信號均接入集控系統(tǒng)，參加設(shè)備的緊急停車和閉鎖停車；對設(shè)備故障和工藝參數(shù)的異常實時報警，并進(jìn)行聲光提示。一般故障只報警，現(xiàn)場非正常停車或嚴(yán)重故障時，故障設(shè)備及其上游設(shè)備緊急停車，下游設(shè)備順料流延時閉鎖停車。
2.4.2控制系統(tǒng)的功能及其特點
　?。?）每臺設(shè)備機頭旁均設(shè)有就地操作控制箱，上有工作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)及就地起停鈕；所有膠帶機上的給煤點均設(shè)置堆煤保護(hù)和縱向撕裂保護(hù)，以防止膠帶機事故的擴大化；所有膠帶機均設(shè)有兩極跑偏開關(guān)，每隔約50米設(shè)置一對跑偏開關(guān)，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(shè)拉線開關(guān)，用于緊急情況下的停車，急停拉線開關(guān)的安裝間距均確定按50米進(jìn)行配置，并可擴展下皮帶的跑偏保護(hù)，以保證設(shè)備和人身安全；擴音采用新型的選撥系統(tǒng)，安裝間距確定按200米進(jìn)行配置。
　　（2）水平膠帶機的拉緊裝置為液壓調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)功能； 在皮帶機頭設(shè)置堆料傳感器，防止皮帶的堆料事故的發(fā)生；在皮帶機設(shè)置皮帶速度傳感器，以檢測皮帶的超速及打滑事故的發(fā)生；在皮帶廊道設(shè)置煙霧傳感器，以檢測皮帶廊道的煙霧濃度防止火災(zāi)事故的發(fā)生；在皮帶機的主滾筒設(shè)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(xiàn)自動撒水并對主滾筒進(jìn)行降溫； 膠帶運輸機每隔約100米設(shè)起動預(yù)警裝置，設(shè)備啟動前發(fā)出預(yù)警信號，提示有關(guān)人員應(yīng)立即遠(yuǎn)離設(shè)備；電機的電流實時監(jiān)測功能可發(fā)現(xiàn)一些機械設(shè)備的潛在故障隱患；運行中對電機的電流進(jìn)行實時監(jiān)測分析，當(dāng)發(fā)生電流超限或突變時報警，嚴(yán)重時停機。實現(xiàn)對給料機與皮帶的閉鎖，實現(xiàn)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(fā)了*的矩陣控制功能，節(jié)省主電纜的開支；自控系統(tǒng)在性能上具有良好的抗?jié)駸嵝?、抗干擾性，在結(jié)構(gòu)上滿足在港口條件能夠迅速檢修或更換元器件，根據(jù)港口的現(xiàn)場環(huán)境，控制箱采用不銹鋼結(jié)構(gòu)，其他采用防腐措施；可根據(jù)膠帶機系統(tǒng)的故障性質(zhì)，進(jìn)行緊急停機、順序停機或發(fā)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(tài)、故障類型、故障地點；軟啟動器或變頻器納入監(jiān)控；多種操作方式?？刂品绞接校杭新?lián)動、集中手動、就地聯(lián)動、就地手動、禁起等方式，使系統(tǒng)操作靈活、可靠。在集中方式，所有設(shè)備由集控室操作員通過上位機操作；多種流程選擇。在聯(lián)動方式下，可根據(jù)工藝選擇運輸流程， 膠帶啟動按順料流方向，并根據(jù)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(tǒng)停止或無料時延時自動停車。
　　（4）完善的信息處理功能，報警信息、運行參數(shù)、操作記錄等信息自動形成標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)庫文件，并在硬盤長期保存，供信息系統(tǒng)調(diào)用；實現(xiàn)系統(tǒng)集中監(jiān)控，生產(chǎn)數(shù)據(jù)微機化管理?！　?br />3  結(jié)束語
　  投運以來，該集控系統(tǒng)總體情況良好。運行實踐表明，該系統(tǒng)有以下優(yōu)點：
　　    采用總線通訊的分布式結(jié)構(gòu)，可降低系統(tǒng)成本，并且現(xiàn)場施工及使用維修也變得比較簡單；
實現(xiàn)了膠帶輸送機的全自動控制，并保證了系統(tǒng)控制的*狀態(tài)；把系統(tǒng)管理機通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)與Internet互聯(lián)，實現(xiàn)了系統(tǒng)的遠(yuǎn)程診斷，降低樂系統(tǒng)的維護(hù)成本。

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作者簡介
姚 晨 （1982~），男，安徽省港航勘測設(shè)計院助理工程師。