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西门子无线分布式PLC控制的翻车机

供稿:西门子(中国)有限公司 2013/7/25 14:40:51

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  • 关键词: 西门子 PLC
  • 摘要:本文重点探讨如何利用西门子工业无线网络产品实现在涟源钢厂翻车机系统中的应用。无线网络技术的应用能大大提高工程机械工作时的安全系数,降低投资成本,为安全施工提供便利条件,使得复杂的控制系统简单化。

本文重点探讨如何利用西门子工业无线网络产品实现在涟源钢厂翻车机系统中的应用。无线网络技术的应用能大大提高工程机械工作时的安全系数,降低投资成本,为安全施工提供便利条件,使得复杂的控制系统简单化。

      目前,各大钢铁公司原料场翻车机与地面的通讯传输方式分为有线传输和无线传输两种。有线传输一般采用多芯通讯电缆为载体,以挂缆滑车或拖链的形式安装。挂缆滑车方式安装的电缆在设备移动的过程中频繁拉伸和弯曲,易折断,并且更换电缆的工作量也是非常大。电缆拖链是近年逐渐出现的一种方式,虽说有效控制了电缆的拉伸和弯曲,但是其高昂的投资成本,也让普通用户望而却步。另外,电缆长期裸露室外,腐蚀磨损严重,绝缘也遭到破坏。那么,能否以较低成本的解决移动设备通讯问题已是当务之急。

       本文重点探讨如何利用西门子工业无线网络产品实现在涟源钢厂翻车机系统中的应用。无线网络技术的应用能大大提高工程机械工作时的安全系数,降低投资成本,为安全施工提供便利条件,使得复杂的控制系统简单化。

1 翻车机系统运行工况

       涟源钢厂该项目有我厂翻车机系统3套,每套系统为贯通式布置,主要构成有翻车机和重车调车机等。该系统的工作过程如下:

       重车调车机牵引一节满载敞车准确定位于翻车机的托车梁上。靠板振动器在液压缸的推动下靠向敞车一侧。压车臂下落压住敞车两侧车帮。当靠板靠上、压车臂压住、重车调车机臂已驶出翻车机后,翻车机开始以正常速度翻卸,直到接近160度左右减速、停车。然后,翻车机以正常速度回翻,到达零位时,靠板后退,压车臂开始抬起,当压车臂上到最高位、靠板退到最后位、重车调车机牵引第二节满载敞车, 进入翻车机顺便顶出已翻卸的空车。翻车机就完成了一个工作循环。

      整个系统,翻车机和重车调车机为移动设备,设备上有很多传感器,并且重调机的就地操作箱随车体移动,翻车机就地操作箱在地面上不移动。现场还有一些其他的控制信号,如:夹轮器操作箱、液压信号、接近开关等。


2 翻车机PLC无线分站控制系统组成

       根据现场设备布置,整个系统设计采用总线和无线混合的PLC控制方案,要求达到运行可靠、成本最优、布线简单、施工便利。改方案设计由1个PLC主站(位于集中操作台内),3个PLC ControlNet分站,2个PLC无线分站和5个变频器ControlNet分站组成。其中, 2个移动分站无线以太网802.11协议与主站进行通讯。涟钢原料场翻车机PLC采用AB公司的Logix5000系列产品,变频器采用AB公司的POWERFLEX 700S系列产品。

       主站PLC以太网模块连接至西门子SCALANCE W788-1PRO设备,并且使用西门子PST软件设置该设备为接入点,IP地址为:192.168.1.63。从站PLC以太网模块连接至西门子SCALANCE W744-1PRO客户端,使用PST软件设置其IP地址分别设置为:192.168.1.64(无线客户端1:重调机车体操作箱PLC分站),192.168.1.65(无线客户端2:翻车机车体接线箱PLC分站)。天线为ANT792-6MN全向天线,采用10米长的RCoax N/R-SMA 天线馈线连接接入点或客户端。由于系统运行时,重调机和翻车机会快速大范围的移动。为保证无线通讯的高质量,天线的安装,要求在设备运行的过程中主站天线和从站天线能直接可视。

       在进行PST设置时,三套翻车机系统的SSID要求分别独立,且各系统内唯一,分别设置为FCJ1、FCJ2、FCJ3。每个系统无线模式选择2.4GHZ 54Mbps(802.11g),信道设置为自动选择。频率可调范围2.4 ~ 2.4835 GHz,并且独有的IPCF功能保证系统通讯的确定性。


3 AB Logix5000 PLC软件对无线分站的组态

       在RSLogoix5000编程软件的硬件组态界面中,进行整个系统的硬件配置组态。首先,主站以太网通讯模块1756-ENBT下分别创建2个分站以太网通讯模块1756-ENBT连接,主站和2个从站的IP地址分别设定为:192.168.1.63、192.168.1.64、192.168.1.65。然后,对2个无线分站的所有模块进行配置。接着,对PLC程序进行下载,下载完成后,使用AB的RSLink软件的RSWho功能,结合前面对无线客户端的设置,可以搜索到无线网络中2个分站的硬件配置。


4 SCALANCE W744-1PRO客户端的通讯质量

      使用西门子PST软件记录运行时,2个分站信号传递的质量,采样周期设置为100ms。信号质量理想状态最高为100。实际运行过程中,无线客户端1的信号质量较无线客户端2的信号质量弱,无线客户端1的信号质量瞬间最低时为55,无线客户端2的信号质量瞬间最低时为75,主要原因是因为重车调车机(无线客户端1)在移动至最远端时,被翻车机(无线客户端2)遮挡住了一部分,且无线客户端1移动距离较远。另外,这2个无线客户端都存在周期性瞬间信号质量下降的现象,但这并没有影响设备的连续可靠运行。5 结语

       试运行半年后,考虑到三台翻车机相邻布置,三台翻车机无线信号可能存在相互干扰的现象,我们对三台翻车机的无线通讯进行了优化。把相邻的SCALANCE W788信道设置成不同的通道,这使得设备运行时,通讯质量有相当可观的提高,以前存在的信号质量瞬间周期性下降的现象基本消失,通讯信号质量几乎稳定在100。

       涟钢翻车机使用无线分站提高了系统的可靠性和安装施工效率,减小了系统维护量,降低了投资成本。三台PLC无线通讯设计的翻车机运行至今已有4年,安全可靠,自动高效,为涟钢生产作出了重要贡献。

更多内容请访问 西门子(中国)有限公司(http://c.gongkong.com/?cid=37878)

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