鄧博文，李超穎

(昆明有色冶金設計研究院股份公司，云南 昆明 650051)

0 引 言

膠帶作為高效穩(wěn)定的物料輸送設備，在礦山和冶煉廠已經(jīng)有了大量應用。而膠帶的保護裝置則是膠帶正常安全運行的必要條件，膠帶的保護裝置通常有：跑偏開關、拉繩開關、撕裂開關、堵塞開關等。傳統(tǒng)的應用就是將膠帶保護裝置的信號通過PLC遠程分站的模塊進入PLC，在PLC內部按照一定的邏輯進行編程。當現(xiàn)場開關觸發(fā)，信號傳入PLC，經(jīng)過程序邏輯判斷來進行報警或停車操作。大紅山鐵礦一期膠帶輸送系統(tǒng)便是采用傳統(tǒng)的膠帶保護裝置，對長膠帶系統(tǒng)來說，此方式具有以下特點：現(xiàn)場保護開關與PLC遠程分站之間需要大量的控制電纜相連接，大量的電纜敷設極易造成信號疊加干擾，對系統(tǒng)造成一定的影響。并且大量的開關點信號需要占用寶貴的PLC輸入點。我公司建設的大紅山二期膠帶輸送系統(tǒng)則采用了Dupline總線方式，此方案只需布置一條雙芯電纜，避免了因大量電纜疊加造成的信號干擾，降低了故障率。由于采用總線通訊的方式，并不需要占用任何PLC輸入點，節(jié)約了投資。除此，Dupline總線式膠帶保護裝置具有地址編碼功能，能精確的將故障位置傳入系統(tǒng)，可以節(jié)約大量的故障排查時間，提高生產(chǎn)效率。

1 控制方案及硬件配置

1.1 控制方案

大紅山鐵礦二期膠帶輸送系統(tǒng)采用AB系列PLC(1756-L61)作為主控制器，采用1756-DNB通訊模塊通過DeviceNet現(xiàn)場總線連接到Dupline數(shù)據(jù)網(wǎng)關。網(wǎng)關通過1根雙芯電纜將膠帶沿線所有保護開關連接起來，每個網(wǎng)關作為1個子系統(tǒng)，最多支持128個地址，同一個地址可多個開關同時使用；其最大的特點是I/O模塊直接由總線供電，因而不需要外部電源，這使得安裝工作非常靈活，在沒有就地電源時體現(xiàn)出很大的優(yōu)勢。該系統(tǒng)共有3套PLC控制系統(tǒng)，分別控制采4#、采5#、采6#、采7-1#和采7-2#共5條膠帶的運行。3套PLC控制系統(tǒng)通過千兆光纖網(wǎng)絡連接起來形成1個完整的控制系統(tǒng)。整個控制系統(tǒng)網(wǎng)絡結構見圖1。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡結構Fig.1 System network structure

以采4#膠帶機PLC系統(tǒng)為例，采4#膠帶長度為1 065 m。根據(jù)每隔40 m左右布置1對拉繩開關，100 m左右布置1對跑偏開關，膠帶頭部和尾部配漏斗堵塞開關和縱向撕裂開關各一套。保護開關配置數(shù)量見表1。

表1 保護開關配置Tab.1 Protective switch configuration

1.2 總線硬件配置

在Dupline總線中使用的硬件如下：

(1)1756-DNB為Allen-Bradley ControlLogix平臺提供的支持Devicnet通訊協(xié)議的模塊，當模塊用于主站應用時，是Devicenet總線和Allen-Bradley Backplane之間的一個網(wǎng)關，可以實現(xiàn)PLC和第三方Devicenet總線的數(shù)據(jù)交換。

(2)Dupline數(shù)據(jù)網(wǎng)關G3891 0050是Dupline總線和Devicenet總線轉換的網(wǎng)關，通過網(wǎng)關上的撥碼開關設置波特率和地址與1756-DNB實現(xiàn)Devicenet通訊，從而與PLC實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

(3)G5010 2206數(shù)據(jù)采集模塊是Dupline供電的2通道輸入模塊，安裝于保護開關內部，通過Dupline總線與Dupline數(shù)據(jù)網(wǎng)關進行通訊。模塊前端的紅色LED，可以被編程為任一個Dupline通道地址，從而指示該通道ON的狀態(tài)。

(4)GAP1605編碼單元是G5010 2206的通道地址設定裝置，適用于基于ASIC的Dupline G系列模塊。主要用于讀取和編程通道地址?？梢栽O置2、4、8個連續(xù)的in/out通道地址，也可以對每個輸入/輸出單獨編址。沒有使用的in/out可以被設定為無地址。

(5)GTU8測試工具是由Dupline總線供電的便攜式測試工具?？梢栽贒upline總線的任何地方來監(jiān)測和控制Dupline通道的狀態(tài)。該工具用于Dupline系統(tǒng)的安裝調試、故障排除和維護。

2 通訊連接

2.1 現(xiàn)場Dupline總線連接

開關內配置有2通道輸入數(shù)據(jù)采集模塊G5010 2206，使用分段的2芯雙絞信號電纜分別接入數(shù)據(jù)采集模塊的D+和D-端子，即數(shù)據(jù)采集模塊的總線通訊端子。用并聯(lián)的方式將2芯電纜沿膠帶將所有保護開關的D+和D-端子依次首尾連接起來?？偩€形成后，將第一個保護開關的2芯電纜接入數(shù)據(jù)網(wǎng)關G3891 0050的總線通訊端子，注意區(qū)分正負。這樣一根2芯雙絞信號電纜就代替了眾多的信號電纜，杜絕了由于電纜疊加造成的信號干擾問題，降低了成本。同時每個保護裝置的信號也都可以進入PLC，實現(xiàn)故障的精確定位。

2.2 Dupline總線與PLC通訊

1756-DNB作為Devicenet通訊協(xié)議的主站與數(shù)據(jù)網(wǎng)關作為的從站均安裝于PLC柜內，用Devicenet專用通訊電纜將二者按照規(guī)定的Devicenet接線方式連接起來。

使用AB公司提供的D網(wǎng)規(guī)劃軟件RSNetWorx for DeviceNet進行通訊配置，首先安裝EDS文件，打開RSNetWorx for DeviceNet軟件，使用工具欄的Tools選項進入EDS文件安裝向導，找到數(shù)據(jù)采集模塊G5010 2206的EDS文件存放位置后安裝即可。

3 現(xiàn)場信號采集

3.1 信號檢測

(1)拉繩信號檢測：現(xiàn)場拉繩開關與Dupline總線式模塊連接，分別感應拉繩開關動作信號。拉繩開關信號均為常閉信號，當拉繩開關動作后信號斷開，則認為是拉繩信號動作；同時輸出到網(wǎng)關模塊并在程序中顯示。

(2)跑偏信號檢測：現(xiàn)場跑偏開關與Dupline總線式模塊連接，分別感應跑偏開關動作信號。跑偏開關信號分為輕跑偏與重跑偏兩種信號均為常閉信號，當跑偏開關動作后信號斷開，則認為是跑偏信號動作；同時輸出到網(wǎng)關模塊并在程序中顯示。

(3)漏斗堵塞信號檢測：現(xiàn)場漏斗堵塞開關與Dupline總線式模塊連接，分別感應漏斗堵塞開關動作信號。漏斗堵塞開關信號均為常閉信號，當漏斗堵塞開關動作后信號斷開，則認為是漏斗堵塞信號動作；同時輸出到網(wǎng)關模塊并在程序中顯示。

(4)縱向撕裂信號檢測：現(xiàn)場縱向撕裂開關與Dupline總線式模塊連接，分別感應縱向撕裂開關動作信號。縱向撕裂開關信號均為常閉信號，當縱向撕裂開關動作后信號斷開，則認為是縱向撕裂信號動作；同時輸出到網(wǎng)關模塊并在程序中顯示。

信號檢測見圖2。

圖2 信號檢測Fig.2 Signal detection

3.2 信號地址設置

Dupline總線地址設置為A-P16個字母首地址，每個字母地址下又有8個數(shù)字地址組成，相當于一個網(wǎng)管模塊共計有128個不重復的地址(例如：A1、B2、C3)。

(1)拉繩開關為單通道設置，利用GAP1605手操器在一個通道模塊進行地址編寫(例如：D3)。

(2)跑偏開關為雙通道設置，利用GAP1605手操器在一個通道模塊進行地址編寫，則一個跑偏開關有兩個地址，分別代表輕跑偏和重跑偏(例如：A1輕跑偏、A2重跑偏)。

(3)漏斗堵塞開關為單通道設置，利用GAP1605手操器在一個通道模塊進行地址編寫(例如：G3)。

(4)縱向撕裂開關為單通道設置，利用GAP1605手操器在一個通道模塊進行地址編寫(例如：F3)。

3.3 信號顯示

最終信號的顯示才用Intouch作為上位電腦控制顯示，為了更高效安全的保證生產(chǎn)的運行在上位顯示中設置了誤動作切除鍵，在跑偏開關、拉繩開關、配漏斗堵塞開關、縱向撕裂開關出現(xiàn)誤動作的情況下，經(jīng)現(xiàn)場人員確認后，手動切除相應開關信號，以保證運輸膠帶的生產(chǎn)運輸要求。

其中因為跑偏開關存在輕跑偏和重跑偏兩種情況，所以在畫面中跑偏快關顯示分為兩種，在跑偏信號、拉繩信號、配漏斗堵塞信號、重跑偏信號的情況下系統(tǒng)采用立即停機，輕跑偏信號的情況下系統(tǒng)采用提示警告。

4 結 語

該系統(tǒng)已在生產(chǎn)實際中得到成功的應用，并在提高運輸效率，節(jié)約成本、降低職工勞動強度等方面起到了重要作用。以本例作為參考，該系統(tǒng)的軟硬件均有廣泛的推廣性。硬件方面，此類結構適用于所有FCS場合；軟件方面，本系統(tǒng)可以有效地應用到其他領域收塵系統(tǒng)的控制中，具有深遠的意義。