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系统描述
此系统主要运用与物料的传送，是全输送线的一部分，用于上下料和出料过程。
系统采用了人机界面自动显示系统，对输送全过程及各个部位的工作是否正常工作进行监视，并自动显示故障类型及故障点，使整个系统控制做到微型化，系统做到多功能化、柔性化、智能化，安全、可靠、低价、易于操作。输送系统工程中，由于PLC技术的采用，实现整个系统的操作监控都的人机界面（触模屏上）远程监控。系统在人机界面指令开关来完成。在自动状态下，通过PLC控制可将输送站的运动控制系统自动启动，控制电力网的供电能力，停机时减小对电力网的冲击，并保证停机时能送出*后一批物料。在人机界面画面，在该画面上能自动统计显示输送站生产产量及总产量，加上“动态流程”画面均可作为“报警界面”使用，既保证了在无故障时，该画面能监视整个生产过程的动态状况，使操作人员一目了然，又保证在系统出现故障时显示故障类型及故障点，便于维修人员及时进行抢修。较好地解决了传统输送系统效率低、不便对过程进行管理控制、故障维修困难、延误时间长等缺点。输送站门控界面如图1所示。
图1 输送站门控界面
3 系统设计
3.1 系统原理结构设计
控制系统选用中达全系产品，系统配型为：PLC平台选用台达DVP64EH00R2（主机）+2*DVP08HN11R2（数字量扩展）+DVP04AD-H2（模拟量扩展）+4*DVP01HC-H2（高速计数扩展）+2*01PU-H2（定位模块）+AE10THTD（人机界面）+8*VFD-VE+8*PG01O（编码器反馈卡）。
因为每个电机的位置都需要采集，所有编码器信号都需输入PLC。64EH主机自带4路高速计数，其它信号由4个DVP01HC-H2（高速计数扩展）模块负责。变频器带电机工作在矢量闭环模式，使得控制精准。AE10THTD人机界面拥有三个通讯接口，COM1以232方式接入PLC，COM2与COM3组合在一起成为一个9pin口与8个变频器直接通讯，通过对变频器的工作状态读取和修改监控系统运动状态。
系统原理结构如图2所示。开关量信号系统如图3所示。
图2 系统原理结构
图3 开关量信号系统
3.2 人机界面设计
台达触摸屏AE10THTD为65536色屏，可对画面色彩和运动状态作各种渲染。64K的配方空间可以适用多种复杂需求，可以解决PLC时停电保持区不够和作程序不便利的现象。
图4为主控页面。当条件允许满足内箱运动到指定位置即低位，是否到低位由红外开关检测，分别装在内箱的四个角上，检测信号进入模拟量模块04AD，这样也用来判断箱子下来时候是否平直。到低位之后气缸齿合，相应门竖直后，吊具可以带上物件到指定位置，进行回复运动。因为在可能传送一些带辐射的物料，在传送过程也频繁的开关门，运动过程在一个密封罩内进行。
图4 输送站主控页面
3.3 门控系统设计
输送站在传送运行过程中，门的运动控制是项目关键。根据图5所示门控结构，门的移动过程，从低水平位到竖直过程即为打开过程。主门靠三个电机（主3，主1，主2）运动来实现开关。如图门的三个位置分别为低水平位，升轨位，竖直位。在低水平位为关门，主1，主2，主3先同步运动到升轨位，主1，主2停下，主3继续向上运动把门拖到竖直，这时为开门。关门过程为：主3拉门到升轨位，主1，主2，主3同步运动到低水平位，关门结束。下图为门的独立操作画面。门的开关过程用到了VE变频器的定位和同步功能，主3的运动靠定位模块01PU控制，主1主2分别对主3做跟随或脱离，充分展示了高性能矢量变频器VE的定位和同步优势。
调具和内箱的升降VE的闭环控制，做定点控制，类似电梯运动，体现了变频器的启动高转矩特性。
图5 门控结构
| 概述 随着经济实力的增长，国家正在大力发展城市轨道交通。由于地铁的环境非常特殊，客流量十分大，地铁的安全性，舒适性及稳定性是对地铁运营状况的*重要的考核指标，地铁车站对通风、消防、空气调节等监控系统的要求非常高，工业化逻辑控制器的产品指标、网络性能等对整个系统的安全平稳运行至关重要、不允许有半点差错。本文根据广州地铁二号线的EMCS系统实际工程经验，介绍GEFanuc 的系列90-30 PLC、VersaMax、HMI等产品在广州地铁EMCS监控系统中的应用方案。 广州地铁二号线，线路总长23公里，全线共设20座地下车站，地下车站大系统的空调冷源采用集中供冷的方式、所有车站的站台设置屏蔽门。车站设备监控系统（EMCS）组成中央、车站、就地三级控制系统，使车站设备监控系统对全线20个车站的通风空调系统设备、给排水设备、自动扶梯、车站公共区照明、广告照明、车站事故照明电源、屏蔽门、防淹门等机电设备进行全面、有效的监控和管理，确保车站设备处于高效、节能、**运行状态，创造一个安全舒适的地下环境，并能在火灾或列车阻塞事故状态下，指挥控制车站设备进入救灾模式，保证乘客的安全和设备的正常运行。 系统 通讯专业提供OTN光纤大环网，OTN网络支持冗余技术，在网络某处断开或节点失效的情况下，可以自动改变数据流向，保证数据的正确传输。在每个车站的通讯设备房及控制中心（OCC）通讯设备房为EMCS系统留有一个10M的以太网，与车站子网、OCC子网等实现通讯连接，通讯协议为TCP/IP。 · OCC光纤子环网 控制中心（OCC）各处设备由光纤环网组成，构成计算机局域网络，具体配置如下： ♦ 两台冗余服务器，各安装GE Fanuc 公司的Cimplicity HMIServer冗余服务器软件，负责数据采集和处理、历史数据记录及网络维护的功能，当主机出现故障的时候，可以自动过渡到从机上。 ♦ 两个监控工作站，安装Cimplicity HMI View 人机界面软件，供环调人员操作。 ♦ 一台大背投计算机，负责大背投屏幕的画面显示和切换。 ♦ 一台维修工作站，安装开发版人机界面HMI软件，安装PLC监控软件VersaPro通过以太网，可以远程对任何一台PLC进行编程、监控和维护。 ♦ 一套与轨道电路信号、同步时钟信号接口进行通讯的PLC90-30完成行车位置信号、时钟信号的采集及全线网络PLC和计算机对时同步。 · 车站内光纤子环网 网络连接的设备包括： ♦ 车站内车控室监控计算机，由车站人员对设备进行操作和显示。 ♦ 车站A端冗余PLC及I/O机架，负责A端ECS设备的逻辑控制。 ♦ 车站B端冗余PLC及I/O机架，负责B端ECS设备的逻辑控制。 ♦ 消防信号（FAS）用PLC，负责火灾信息接口。 ♦ B端导向控制PLC、负责导向疏散指示灯的逻辑控制。 ♦ BS控制器PLC，负责BS系统逻辑控制。 · 工业现场总线 PLC与现场分布式I/O机架通过GE 公司的GENIUS 工业现场总线连接。GENIUS具有优良的传输特性，三取二的纠错功能，较高的传输速率，其优越的抗干扰性在本工程中得到突出的发挥：在传输速率为153.6K，通讯长度普遍超过1200米，甚至达到1500米，有电力机车近距离干扰的恶劣条件下，所有车站的GENIUS现场总线均正常稳定的工作，不受任何干扰。 远程I/O为 VersaMax 系列模块，在地下极为潮湿，模块表面结露水的情况下，依然能正常工作，业主十分赞叹GE的产品质量。 9030PLC与其他专业有各种通讯接口，GE 的 PCM模块提供了多种可编程接口协议，协议的开发也非常方便。接口包括 ♦ 时钟接口 ♦ 轨道信号接口：软件协议是 3964R ♦ 冷水机组接口：Modibus软件协议进行通讯。 ♦ 屏蔽门接口：双方接口采用RS485方式，自行开发软件协议进行通讯。 ♦ 防淹门接口：双方接口采用RS485方式，自行开发软件协议进行通讯。 系统功能 控制中心计算机和车站计算机对所有区间隧道和各车站的设备进行监控，根据不同的操作权限和口令，实现中央级、车站级的分级控制，自动和手动操作完成通风、空调、消防、突发事故、以及照明、疏散等运行模式。在维修工作站和OCC工程师站，维护工程师能够通过网络对所有PLC和计算机进行远程监控和调试，大大减少了维修工作量。 ·通风模式控制：正常运营情况下，根据站内和站外的环境温度、湿度、焓值进行全新风、小新风、空调等运行模式的运行和切换。 · 消防模式控制：在车站火灾、区间隧道火灾时，按照消防规范，自动或人工启动通风、排烟模式、启动疏散指示 ·时间表自动控制：事先设定全年的运行时间表，系统根据工作日、假日、特殊日的设定时间表，自动启动相关设备和模式，实现无人职守的功能 ·PID调节：根据车站内温度湿度场的分布、进行数学计算，求解**的控制模型，保证车站内部稳定舒适的环境 ·水系统控制：控制集中冷站、空调机的水系统，为空调系统提供足够和均衡的冷源 ·报警记录和统计报表：记录全线50000点的设备状态信息、 系统信息，记录和语音提示各种报警状态，记录所有设备的操作情况，对数百个传感器进行实时和历史曲线的记录和分析，生成运营和设备运行的几十种统计报表 ·口令与权限：可以对控制中心和各车站操作人员、维护人员进行口令和操作权限管理 实施结果 广州地铁二号线项目是广州市市政重大工程，在此之前，广州地铁一号线的 EMCS系统选用了另一家公司的产品，结果响应速度远远达不到设计要求，火灾模式无法及时进行，广州地铁二号线EMCS系统项目成为广州地铁公司上上下下十分关注的重点项目。通华公司使用GE的GEFANUC产品，按工期、高质量的成功完成了EMCS系统工程。作为5万点的大型监控项目，从OCC发指令到车站设备实际动作的时间不到2秒，实现了市消防局消防验收一次通过的佳绩。广州地铁二号线已经于2003年6月28日正式投入商业运营，目前EMCS系统运行正常稳定，广州地铁公司对此十分满意。(end) |