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一、實現原理

根據現場實地考察、數據計算分析，煤場調度絞車在80到100秒就將車皮拉過放煤溜槽，而在這段時間內皮帶輸送機最多只能輸送22到28噸煤；即使皮帶輸送機滿負荷運行，輸送60噸煤最少也需要216秒。車皮需要倒回去再裝一次至兩次才能裝到所需煤量；費時，費力，操作煩瑣；或者讓調度絞車運行幾秒，停止幾秒，以裝載所需煤量，這將造成調度絞車的頻繁啟動、停止，對設備沖擊非常嚴重，并且控制不準確，操作煩瑣。

因此，決定在調度絞車上加裝變頻調速控制系統、絞車測速系統，使調度絞車實現無級變頻調速運行，既能實現絞車運行的精確控制，又能將設備的沖擊減到最小，延長設備使用壽命，節能降耗。

在給煤皮帶輸送機上加裝核子秤，用于監測皮帶上的煤的實時流量，以控制調度絞車、皮帶運輸機、給煤機、電動液壓老虎口，放煤溜槽的同步按序運行。

在給煤皮帶驅動電機上加裝變頻控制系統，實現驅動電機的軟啟動，節約能源的目的。

在軌道邊加裝車皮位置探測器，以精確定位車皮位置。

給放溜槽加裝限位開關，以確保溜槽在指定區間運行，以防止放煤溜槽抬得過高或放置過低，造成下煤不暢或影響車皮通過。

在皮帶輸送機機頭位置上方、各煤倉下部加裝視頻攝像頭，在一、二號操作室加裝視頻監視器，以監測皮帶輸送機、煤倉溜煤槽上的實時煤量，以及車皮實際裝煤情況。

系統控制核心程序設計在日本三菱PLC控制器上運行，以實現集中控制邏輯，保證系統高速、可靠、實時運行。節點控制部分通過PLC控制器、中間繼電器，獨立驅動被控節點可靠運行，通過RS485現場總線與上位機（工業PC機）通訊，以簡化系統設計，保證系統簡單、快捷，可靠運行。三、總線結構

現場總線共七個站點（一個主站、六個從站）。主站0#：主控操作臺；從站1#：主控PLC控制柜；從站2#：附屬控制柜；從站3#：核子秤信號；從站4#：絞車變頻控制柜；從站5#：皮帶變頻控制柜；從站6#：皮帶變頻控制柜。各站點均采用RS485總線通訊方式。上位機（工業PC機）采集現場總線數據，通過RS232接口與主站0#PLC編程口相連，實現數據實時采集，便于司控人員實時監控裝車現場。其系統總線結構框圖如下：

系統總線結構框圖

二、概述

隨著自動化和計算機技術的不斷發展，工控機已得到廣泛的應用。工控機是根據工業生產的特點和要求而設計的電子計算機。它應用于工業生產中，實現各種控制目的、生產過程和調度管理自動化，以達到優質、實時、高效、低耗、安全、可靠、減輕勞動強度和改善工作環境之目的。現場總線是連接智能現場設備和工控機系統的數字式、雙向傳輸、多分支結構的最下層的通信網絡。工控機與現場設備的信息交換是點對點的，現場總線的介入減少了電氣布線的數量，尤其在制造系統中，不僅可以減少控制系統的成本和復雜程度，而且可以減少電氣控制柜底部容納電纜的空間，所以這種網絡結構可以使制造系統的修改變得容易。網絡化系統允許處理功能分布至若干小規模智能單元，網絡結構趨向模塊化。某個設備可以方便地在一個分組中被增減，且不影響其他分組的功能實施。現場總線將工控機系統與現場設備進行數字通信，這個網絡就稱為現場總線系統。

三、裝車流程

車皮到達裝車站后，系統根據光電開關定位信號，自動將車皮放置到裝煤位置，同時放下溜槽，響起開車預告信號，隨后依次集控開啟系統各個皮帶機和給煤機。裝煤過程中，通過裝在皮帶、及煤倉溜煤槽上的核子秤所測量的煤流量，將該煤流量測量值通過串行通訊傳給從站3#PLC（3#PLC把串行數據換算成煤流量噸位）。從站4#PLC（絞車變頻控制柜）通過RS485總線從3#PLC讀取煤流量測量值，經過D/A（數模轉換）轉換成模擬信號后，傳送給變頻器信號參考輸入端，變頻器根據該參考信號輸出頻率控制電機拖動絞車，實現通過皮帶上煤流量的大小調整絞車速度，以保證裝車過程中煤能均勻裝在車皮里。系統根據核子秤所計量的裝煤量自動增減給煤機數量及調節皮帶速度。待一節車皮裝車接近完畢時，通過0#PLC擴展模塊232IF的RS232接口（傳輸距離15米）轉換為RS485接口(傳輸距離600米)接至軌道衡儀表輸出端讀取軌道衡稱重信號，判斷是否已達到預計裝車噸位，當達到所需煤量時，抬起放煤溜槽，同時響起兩聲計量信號給主控臺和磅秤房。待車輛上秤后，系統發出一聲響鈴給主控臺和磅秤房，待計量完畢后系統根據磅秤發出的三聲計量結束信號，自動開始下一節車皮的裝煤過程。

四、結論

本系統通過工控機與現場總線的有機結合，實現了裝車自動控制，具備以下優點：

1.可靠性高。數字信號傳輸抗干擾強，精度高。

2.可控狀態。操作員在控制室既可了解現場設備的工作狀態，也能對其運行參數調整，還可預測或尋找故障。整個系統始終處于操作員的遠程監視與可控狀態，提高了系統的可靠性、可控性和可維護性。

3.統一組態。由于現場設備都引入了功能模塊的概念，所有的制造商都使用相同的功能塊，并統一組態方法。

4.綜合功能。現場設備既有檢測、變換和補償功能，又有控制和運算功能，不僅方便了用戶，而且降低了成本。

【摘要】運用工控機、RS485通訊總線技術和PLC系統核心控制程序，實現了鐵路裝車系統的實時控制，達到優質、實時、高效、低耗、安全、可靠自動裝車的目的，在RS232C接口加裝光隔電流環，成功地解決了該接口的干擾問題。

【關鍵詞】工控機RS485通訊總線PLCRS232C光隔電流環裝車系統控制