一、翻車(chē)機(jī)系統(tǒng)概況

    中州一期工程于1991年底建成翻車(chē)機(jī)系統(tǒng)(型號(hào)為ZFJ2-100,821B轉(zhuǎn)子式翻車(chē)機(jī)，武漢電力設(shè)備廠)及異型車(chē)螺旋卸車(chē)機(jī)(8米橋式螺旋卸車(chē)機(jī)，)各一套，建成后經(jīng)過(guò)空負(fù)荷試車(chē)。由于當(dāng)時(shí)產(chǎn)量低，汽車(chē)運(yùn)礦可滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，且翻車(chē)機(jī)系統(tǒng)投入后流程長(zhǎng)、設(shè)備多，與鐵路運(yùn)輸部門(mén)關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜等問(wèn)題，遠(yuǎn)不如汽車(chē)運(yùn)礦經(jīng)濟(jì)，故至今一直末用。

    到2004年，中州分公司已具備年產(chǎn)100萬(wàn)噸氧化鋁的規(guī)模，故年需鋁礦石約240萬(wàn)噸，年需燒成煤約45萬(wàn)噸，石灰石約90萬(wàn)噸。除約100萬(wàn)噸汽車(chē)運(yùn)輸外，其余靠火車(chē)進(jìn)礦，人工卸車(chē)倒運(yùn)，難以滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。因此迫切需要恢復(fù)翻車(chē)機(jī)系統(tǒng)，以滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。翻車(chē)機(jī)系統(tǒng)的主要任務(wù)是將火車(chē)進(jìn)廠的原燃料(鋁礦石和燒成煤)進(jìn)行機(jī)械卸車(chē)和輸送。

二、翻車(chē)機(jī)自動(dòng)化改造綜述：

    原有翻車(chē)機(jī)系統(tǒng)采用老式繼電器式控制，已不能滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)需要，此次更新改造采用一套PLC系統(tǒng)進(jìn)行集中控制，PLC采用西門(mén)子S7-300系列，整個(gè)系統(tǒng)主要由上位機(jī)系統(tǒng)、電源柜、PC柜、重牛控制柜、翻車(chē)機(jī)控制柜、遷車(chē)臺(tái)控制柜、空牛控制柜、操作臺(tái)、機(jī)旁操作箱、現(xiàn)場(chǎng)接線(xiàn)箱、檢測(cè)元件和電纜等組成。通過(guò)PC系統(tǒng)，控制整個(gè)翻車(chē)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行工作。操作方式為：機(jī)旁手動(dòng)；操作臺(tái)上位機(jī)手動(dòng)及全線(xiàn)自動(dòng)操作，可通過(guò)上位機(jī)操作或機(jī)旁操作箱操作。各動(dòng)作指令均由PC發(fā)出，不但提高卸車(chē)速度，而且易于維護(hù)保養(yǎng)，大大減少了故障率，使系統(tǒng)的運(yùn)行更加可靠。工作站的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)下圖：

2.1 PLC部分

     PLC部分由一個(gè)PLC柜組成。系統(tǒng)PLC采用德國(guó)西門(mén)子公司生產(chǎn)的最新產(chǎn)品SIMATIC S7-300 PLC 一套，CPU使用S7 315-2DP采用DC24V數(shù)字量輸入模塊；輸出信號(hào)除指示燈采用無(wú)觸點(diǎn)輸出模塊外，其余采用繼電器輸出模塊；采用模擬量模塊采集現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)電流等信號(hào)，送到工控機(jī)操作界面中顯示。

    PLC輸入輸出接口均加保護(hù)單元。為了對(duì)PLC進(jìn)行編程和監(jiān)控，采用西門(mén)子STEP 7軟件。

2.2上位機(jī)部分

     系統(tǒng)配置一臺(tái)上位機(jī)作為操作員站，同時(shí)可具備工程師站的功能。上位機(jī)采用研華主流工控機(jī)。在PLC硬件連接上，通過(guò)CPU上的DP口連接總線(xiàn)并接到工控機(jī)CP5611卡上，完成數(shù)據(jù)通訊。在現(xiàn)場(chǎng)或電控柜中采集必要的模擬量信號(hào)，送到PLC模擬量模塊中，通過(guò)PLC傳送到工控機(jī)組態(tài)畫(huà)面中顯示。利用PLC系統(tǒng)，通過(guò)上位機(jī)監(jiān)控操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)軟操作，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最大限度自動(dòng)化運(yùn)行。在PLC和上位機(jī)之間采用屏蔽總線(xiàn)通訊，安全可靠，抗干擾能力強(qiáng)。

     上位機(jī)組態(tài)軟件通過(guò)PLC系統(tǒng)采集各種信號(hào)，形成全局畫(huà)面、各單機(jī)操作界面、報(bào)警系統(tǒng)、報(bào)表幫助等畫(huà)面，供運(yùn)行檢修人員監(jiān)控和查詢(xún)。同時(shí)可以通過(guò)打印機(jī)打印。通過(guò)廠局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，上位機(jī)與PLC通過(guò)工業(yè)總線(xiàn)連接。上位機(jī)數(shù)據(jù)通訊采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接口，方便系統(tǒng)擴(kuò)展和連接。同時(shí)具有多種自動(dòng)控制方式選擇。即可全自動(dòng)，又可單機(jī)自動(dòng)，及手動(dòng)操作。

    工程師站還具有以下功能：

    ――系統(tǒng)組態(tài)開(kāi)發(fā)、調(diào)試、維護(hù)功能。

    ――系統(tǒng)安全管理分配權(quán)限級(jí)別功能。

    ――備份系統(tǒng)數(shù)據(jù)功能。

    ――高級(jí)別的監(jiān)視管理功能。

2.3外圍設(shè)備

    （a）接近開(kāi)關(guān)60個(gè)。用以檢測(cè)各個(gè)檢測(cè)位置及各個(gè)設(shè)備運(yùn)行位置。信號(hào)返回PLC。

    (b) 光電開(kāi)關(guān)8個(gè)。用以檢測(cè)車(chē)皮位置。信號(hào)返回PLC。

    (c) 控制電纜采用屏蔽電纜。

2.4翻車(chē)機(jī)主要系統(tǒng)控制部分原理圖：

    將變頻器取代以前的頻敏變阻器，分別控制兩臺(tái)剛性連接的翻車(chē)機(jī)驅(qū)動(dòng)主電動(dòng)機(jī)。通過(guò)PLC和操作面板，給出電機(jī)的啟停及轉(zhuǎn)向信號(hào)。在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，夾緊裝置上加裝兩個(gè)減速限位光電開(kāi)關(guān)，翻車(chē)機(jī)上加裝一臺(tái)物位開(kāi)關(guān)，使翻車(chē)機(jī)在翻轉(zhuǎn)車(chē)廂時(shí)提前能夠給變頻器速度選擇信號(hào)及加減速選擇信號(hào)，讓電機(jī)降速，以實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊停車(chē)和準(zhǔn)確定位。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試運(yùn)行，不僅完全滿(mǎn)足工藝和效率要求，而且通過(guò)控制盤(pán)調(diào)整翻車(chē)機(jī)的速度和加減速時(shí)間，使翻車(chē)機(jī)翻車(chē)時(shí)的沖擊降為最小，啟停柔和。控制原理圖見(jiàn)下圖：

三、安全保護(hù)措施

    1）重車(chē)和空車(chē)在翻車(chē)機(jī)平臺(tái)上定位可靠，保證在翻卸過(guò)程中不發(fā)生溜車(chē)和掉道。

    2）翻車(chē)機(jī)設(shè)有最大翻轉(zhuǎn)角度的限位裝置。

    3）翻車(chē)機(jī)設(shè)有平臺(tái)與基礎(chǔ)軌道對(duì)準(zhǔn)和車(chē)輛在平臺(tái)上就位及車(chē)輛離開(kāi)翻車(chē)機(jī)的安全措施。

    4）翻車(chē)機(jī)的制動(dòng)裝置保證當(dāng)控制裝置發(fā)生故障時(shí)，轉(zhuǎn)子能可靠停留在任何位置上，并能手動(dòng)回零。

    5）翻車(chē)機(jī)裝有機(jī)械或電控的聯(lián)鎖裝置。

    6）調(diào)車(chē)機(jī)（包括空、重）設(shè)有最大行程的限位裝置。

    7）調(diào)車(chē)機(jī)（包括空、重）設(shè)有可靠的機(jī)械制動(dòng)裝置，當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)生故障或失電時(shí)，調(diào)車(chē)機(jī)能可靠地進(jìn)行制動(dòng)。

    8）調(diào)車(chē)機(jī)（包括空、重）裝有機(jī)電控的聯(lián)鎖裝置。

    9）遷車(chē)平臺(tái)設(shè)有定位緩沖設(shè)施。

    10）遷車(chē)平臺(tái)設(shè)有防止車(chē)輛移位的裝置。

    11）遷車(chē)平臺(tái)裝有電控對(duì)軌聯(lián)鎖裝置。

四、結(jié)語(yǔ)

    經(jīng)過(guò)對(duì)該系統(tǒng)的自動(dòng)化改造并投入運(yùn)行后完全滿(mǎn)足工藝要求，達(dá)到了預(yù)期的目的：1）系統(tǒng)出力≥20輛小時(shí)；2）最大翻轉(zhuǎn)角度170°，翻轉(zhuǎn)周期≤60S；3）翻卸重量100 t。翻車(chē)機(jī)在全程范圍內(nèi)運(yùn)行平穩(wěn)連續(xù)，無(wú)沖擊、振動(dòng)現(xiàn)象，滿(mǎn)足翻轉(zhuǎn)單車(chē)的時(shí)間要求，而且定位準(zhǔn)確、無(wú)誤。在這種工況下，系統(tǒng)可以完全投入全自動(dòng)運(yùn)行，提高了生產(chǎn)效率，也降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。改造運(yùn)行后不但提高卸車(chē)速度，而且易于維護(hù)保養(yǎng)，大大減少了故障率，使系統(tǒng)的運(yùn)行更加可靠.