基于MPI转以太网通讯的圆形堆取料机无线控制改造_黄武印.pdf

-76-2023.No.6拉筋）信息扫描、Z轴提升、X、Y轴移动、皮带输送、智能装车等一系列操作。机器人装车机刷卡软件分为刷卡通软件和识别刷卡通软件，两者配套使用。当车辆两次刷卡成功时，其装车重量会被内部计算机折算成装车袋数，通过软件系统将袋数信息导入机器人装车机的“大脑”，此时机器人会准确无误下达相应装车数量的指令，直至数量装够为止。至此，整套装车流程结束。4应用效果我公司使用机器人装车机后的装车效果如图7所示，机器人装车机完成了智能装车机云端平台构架，实现了本地平台与云端平台相结合、装车智能远程服务与共享4。不仅使用单位可以现场解决装车机故障，厂家还可以远程、快速地解决用户在使用过程中遇到的技术难题。图7装车效果使用机器人进行袋装出厂，可以在无人的情况下自行装车，节省了大量的人力，且工人长时间工作会感到疲劳，而机器人运转的时间是固定的，无需休息，尤其是在炎热的天气或夜班中使用效果更好。使用机械手降低了工人意外伤害的风险和患呼吸道职业病的风险。机器人装车机装车质量更好，装车效率更高。操作人员和包装人员可以集中精力进行质量控制，不会因为袋子的数量、装载的均匀性等影响工作。机器人会自动进行装车规划，确保装车质量。我公司使用后，装车整齐度和美观度明显提升，提高了企业的竞争力。参考文献：1国家安全监管总局办公厅关于推动水泥行业淘汰落后产能开展安全生产和职业健康执法专项行动的通知J.国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局公告，2017（5）：30-34.2汤精明.第二相颗粒在搅拌摩擦作用下的流动及演化机制D.南京：南京航空航天大学，2020.3李林.智慧城市大数据与人工智能M.南京：南京东南大学出版社，2020.4物联网产业技术创新战略联盟.中国物联网产业发展概况M.北京：人民邮电出版社，2016.（编辑张迪）0引言圆形堆取料机是水泥生产线常见的设备，主要作用是进行物料的均化和存储，圆形堆取料机的工作方式是堆料机和取料机分别在圆形料场内以中心柱为圆心支点做规律运动，分别实现堆料和取料。堆取料机通过安装在中心立柱内的滑环系统装置，实现控制信号有线传输。冀东水泥下属某公司80 m石灰石圆形堆取料机，由于工作环境恶劣，造成堆取料机的控制信号丢失，设备时常无故停车，严重影响设备正常运行。针对这种情况，对该公司的石灰石圆形堆取料机进行了无线控制改造，取代有线控制信号，从而达到控制堆取料机安全稳定运行的目的。本文对此进行简单的介绍。1原堆取料机控制系统介绍原堆取料机控制系统采用的是西门子s7-300系列PLC控制器，型号为CPU313C-2 DP，集成了MPI+DP通讯接口，其中DP接口与现场触摸屏连接，工厂DCS用的是s7-400系列PLC控制器，型号为CPU 基于MPI转以太网通讯的圆形堆取料机无线控制改造黄武印1，陈云2（1.唐山冀东装备工程股份有限公司 河北省水泥装备技术创新中心，河北唐山063000；2.重庆机电职业技术大学，重庆404100）摘要：本文介绍某水泥生产线80 m石灰石圆形堆取料机基于MPI转以太网通讯的无线控制改造应用实践并阐述了方案的实现过程。投运五年来，系统通讯稳定可靠，降低了生产成本和维护难度，节省了大量的人力物力。关键词：MPI转以太网；圆形堆取料机；无线局域网中图分类号：TQ172.612文献标志码：B文章编号：1002-9877（2023）06-0076-03DOI：10.13739/11-1899/tq.2023.06.0222023.No.6-77-黄武印，等：基于MPI转以太网通讯的圆形堆取料机无线控制改造416-3 DP，集成了1 x DP/MPI、1 x DP通讯接口和1个IF模块插槽，其中DP接口用于连接DCS系统内的各DP从站。通过安装在中心立柱内的滑环系统装置以及电缆，实现DCS系统对堆取料机的远程启停和运行状态进行监测，以及实现堆料机和取料机之间的安全互锁。原堆取料机控制系统网络示意见图1。DCS系统PLC控制电缆电缆滑环系统装置控制电缆控制电缆取料机PLC堆料机PLC堆料机HMI取料机HMIDP总线DP总线图1原堆取料机控制系统网络示意2基于MPI转以太网通讯的无线控制系统2.1无线控制系统方案介绍首先利用3台配置有无线局域网模块的无线控制箱体组成的无线局域网取代电缆滑环系统以及电缆所构成的有线连接；其次增加3个MPI转以太网适配器模块，分别连接DCS、堆料机、取料机的PLC控制器的MPI接口，通过MPI协议与连接的PLC控制器进行数据交换，同时将MPI转变为以太网通讯，完成硬件层面各PLC接入无线局域网的工作；最后，在MPI转以太网适配器中配置各PLC之间需要通讯数据的类型和数量，并激活自动执行数据交换的功能，实现MPI转以太网适配器之间数据自动交换，最终实现DCS的PLC控制器与堆取料的PLC控制器之间的数据自动交换，实现DCS系统对堆取料机的远程启停和运行状态监测，以及堆料机和取料机之间的安全互锁。基于MPI转以太网通讯的堆取料机无线控制系统网络示意见图2。2.2主要硬件选型配置（1）无线局域网模块。本次改造采用菲尼克斯公司生产的WLAN 5100无线局域网模块，该模块具有功能强大、配置简单、可靠性高等特点。WLAN 5100安全功能符合802.11i标准；支持802.11a/b/g/n标准、支持2.4 GHz、5 GHz双频段和最大300 Mbps带宽速度；支持工业以太网协议PROFINET和Ethernet/IP。支持三种工作模式，可设置为接入点（Access Point）、客户端（Client）、中继器（Repeater）。天线支持MIMO技术并且可选配IP65套装外置盒，可靠通讯距离200 m，工作温度范围-40 至+60，完全可以适应工况恶劣的堆取料机现场应用。DCS系统控制柜2 4 6 8 10DCS系统PLCMPI转以太网适配器工业以太网线工业以太网线光电交换机光电交换机接入点（Access Point）无线控制箱光纤取料机PLCMPI转以太网适配器取料机HMI工业以太网线工业以太网线取料机控制柜堆料机PLCMPI转以太网适配器堆料机HMI客户端（Client）无线控制箱A客户端（Client）无线控制箱B堆料机控制柜图2无线控制系统网络示意（2）MPI转以太网适配器。本次改造采用亿维自动化公司的MPI转以太网适配器，该适配器采用BCNetS7协议实现通讯，支持在PPI、MPI和PROFIBUS网络之间实现站点的自动执行数据交换。每个命令的执行状态可通过状态字来判断，在执行DX命令时上位机仍可以和PLC通讯（如STEP7、WINCC等）；支持自交换模式、本地模式和远程模式。抗振动参数：4.5 mm/30 Hz/10Min；工作环境：060，90%湿度，无结露，能适应恶劣工况环境。2.3参数配置1）IP地址分配分配无线局域网模块与MPI转以太网适配器的IP地址，新分配的IP地址要求在同一网段内，同时需要防止与DCS的以太网通讯系统内的其他设备IP地址冲突。2）数据处理与交换采用一主多从的远程数据交换模式，DCS端MPI转以太网适配器作为主站，分别与作为从站的石灰石堆料机端MPI转以太网适配器和石灰石取料机端MPI转以太网适配器进行数据读取，数据交换示意见图3。本次改造中数据读取在从站中配置，也可在主站中配置，两者功能和效果相同，详细配置见图4和-78-2023.No.6图5。通过DB1数据块进行数据读取，由于堆取料机的原控制程序中没有DB1数据块，因此需要在原堆取料机的控制程序中分别插入一个DB1数据块，并将需要交换的数据与对应的DB1块的数据点位进行连接，然后各MPI转以太网适配器与所连接的PLC之间利用MPI协议通过DB1数据块自动进行数据交换。其中堆料机与取料机之间的联锁信号，通过在DCS系统的PLC控制程序进行简单数据赋值形式进行数据交换，实现堆取料机之间的“软”联锁，同时，通过电缆连接方式实现堆取料机之间的安全保护“硬”联锁，实现堆取料机之间硬联锁为主，软联锁为辅的双重联锁保护。DB1.DBB0-DBB6DB1.DBB7-DBB9DB1.DBB10-DBB16DB1.DBB17-DBB19读指令写指令DB1.DBB0-DBB6DB1.DBB7-DBB9读指令写指令DB1.DBB0-DBB6DB1.DBB7-DBB9石灰石堆料机端MPI转以太网适配器192.168.0.110DCS端MPI转以太网适配器192.168.0.122石灰石取料机端MPI转以太网适配器192.168.0.111图3数据交换示意图4石灰石堆料机端MPI转以太网适配器数据读取配置图5石灰石取料机端MPI转以太网适配器数据读取配置2.4设备的安装本次改造中一共使用3台无线控制箱体，分别为接入点（Access Point）无线控制箱，安装于来料皮带机尾部的支撑平台；客户端（Client）无线控制箱A，安装于取料机控制柜附近；客户端（Client）无线控制箱B，安装于堆料机尾部支撑平台附近，见图6。接入点无线控制箱无线控制箱B无线控制箱A图6无线控制箱安装示意3结束语本次基于MPI转以太网通讯的圆形堆取料机无线控制方案，在以下几方面有可取之处：在硬件方面，利用了原堆取料机和DCS系统的MPI硬件接口，未在原PLC控制系统的基础上增加硬件模块，不必进行PLC控制系统硬件组态的变更和下载；在软件方面，DCS系统可以实现不停机状态下的程序更新和下载，可实现DCS的在线技改；堆取料机的PLC控制程序中仅新建一个简单的子程序进行变送赋值，完成数据交换，极大地降低了编程难度；在可靠性方面，本方案选用器件皆是工业级的电气元件，完全适应工况恶劣的现场应用，本项目自2017年投入使用以来，实现了稳定可靠的无线数据通讯控制，基本上没有检修维护工作量，节省了大量的人力物力。（编辑张迪）