摘要：翻车机系统是火车装载的散状物料自动翻卸的大型现代化专用手段，它广泛应用于火电厂、钢铁厂、焦化厂、化工厂、散货码头等场合，并且随着这些企业规模的扩大，现代化程度的提高而进一步体现其技术、质量和效率的优势。随着控制、计算机、通信、网络技术的发展，翻车机总线控制系统要求不断提高，对翻车机系统进行了较彻底的改造，对总线网络结构进行重新调整，能够大大提高了系统的稳定性，因此进一步加强对其的研究非常有必要。基于此本文分析了翻车机总线控制系统的升级改造。
关键词：翻车机；总线控制系统；升级改造
1、翻车机系统概述
翻车机是一种大型、高效率、机械化的卸车设备，广泛用于火力发电厂、钢铁厂、化工厂、港口等进行通用铁路敞车装载的煤、矿石、化工原料等散料卸车。通常，根据各企业的地形、工艺作业流程的不同，可以组成多种不同形式的翻车机卸车线。
翻车机系统是以翻车机为主体，由夹轮器、重车调车机、空车调车机等辅助设备组成的一条作业线，用来翻卸装载有煤、焦炭、矿石、砂石、粮食等散粒货物的敞车。我国安装使用的第一台翻车机——大连港原甘井子煤码头高架侧倾翻车机，是美国1931年的产品。按此煤码头建设的年代，至今翻车机卸车系统在中国已有大个半世纪的历史。这个期间翻车机卸车系统在中国、在世界上已经有很大的变化。从车辆推送装置发展到自动卸车系统；从一次卸一辆车，到一次同时卸两辆、三辆车的翻车机大型化；以及现在的重载单元列车运输系统的列车不解体翻车卸载的翻车机卸车系统。
现在，转子式翻车机转子驱动均为齿轮传动。为了提高驱动速度和改善起、制动条件，已将早期非调速型驱动改为调速驱动。一般采用直流电机调速、交流变频调速和液压马达驱动；而夹车机构多为液压夹车装置。此外，还根据翻卸物料种类以及使用地的具体条件，在翻车机上安装若干附加设备，如：加装车辆振动器，帮助将粘附在车帮上的物料卸净；设置喷水装置，用于作业时洒水除尘；北方地区为解决冻车卸车附设的装置等。可见，不仅翻车机本身的结构和技术性能不断提高，而且其附设的其它设备也日益完善。
2、翻车机总线控制系统的升级改造的原因
2.1、时代及技术进步的要求
无论从基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统，一直到后来的分布式控制系统，不论哪一次的技术变革都是技术发展到一定高度而产生的结果。在计算机技术、通信技术和控制技术如此发展的今天，它们有机地结合在一起，便产生了现场总线技术，它给自动化领域带来了十分巨大的影响。现在我们对控制系统的可靠性、高智能性、互操作性、互换行、系统成本等方面的要求如此之高，以致使原来的任何控制手段都难以满足要求。因此现在使用现场总线技术就是要跟上技术发展的步伐，不然就不能适用时代进步的要求。
2.2、彻底分散控制，提高系统的可靠性
不论是DCS，还是其他集散式控制系统，虽说也达到了某种程度上的分散控制，但离真正的分散控制还有一定的距离。现场总线控制系统以其强大的数字通信功能和高智能化从站设备的特点，把许多控制功能都下放到了从站，甚至独立的现场设备中。这种彻底的分散控制不仅减轻了主控制器的负担，同时也分散了风险程度，从而大大提高了系统的可靠性。
2.3、大幅度节约系统成本的要求
(1)系统总体造价的大幅度降低系统总体造价的降低体现在多个方面，例如节省了大量的电缆，以及为之配套的桥架、支架等；由于智能化设备的采用和通信技术的应用，节省了大量的信号转换装置及接线端子等。(2)安装费用大幅度降低中大型控制系统的安装费用主要发生在现场电缆的走向和信号的校对上，采用现场总线技术后，这些环节基本上都省掉了，自然就大大降低了安装费用。(3)维护费用大幅度降低在现场总线控制系统中，智能化的现场设备提供了多种报警信息，另外智能化的分析诊断工具用来进行系统功能和故障的分析和监测，这样一方面提高了维护的效能，另一方面缩短了维护时间。
3、翻车机总线控制系统的升级改造
某一期1、2号翻车机电气控制系统分为给料器和翻车机两部分。给料器网络结构如图1所示。
图1原给料器网络结构
入口网关VAG1和出口网关VAG2作为ProfibusDP总线的子站，入口中继器ZJQ1、出口中继ZJQ2和液力站控制箱通过VAG1和VAG2与给料器PLC通信。网关下挂接底层监控AS－i总线。翻车机网络结构如图2所示。
翻车机控制系统分入口地面部分、定位车部分、翻车机机上部分、推车机及出口地面部分等。现场总线系统2009年投入运行，随着设备的老化，总线出现了一些问题:(1)网关出现配置错误，屏幕显示多种故障代码;(2)某网关下若干总线模块出现供电故障;(3)总线通信故障不好排查。
3.1、优化网络结构
AS-i总线为底层网络系统，ProfibusDP总线是控制层网络系统，两种总线属于不同的网络层次，只有发挥它们各自的优点，才能保证网络正常通信，减少故障率。针对系统中AS-i总线过长，ProfibusDP总线过于简单的问题，调整AS-i总线网关的安装位置，将ProfibusDP总线敷设到现场，增加ProfibusDP总线的长度，将AS-i总线网关安装到现场的操作箱或模块箱中，减少AS－i总线的长度。从PLC到现场的AS－i总线网关采用Pro-fibusDP总线，现场采用AS-i总线。
网络优化主要包括两个方面，一是增加AS－i总线网关，二是合理调整AS－i总线网关的安装位置。针对不好判断故障点位置的问题，将现场的输入输出点根据所属系统位置重新划分，细分成多个AS-i总线网络段，各个AS-i总线网关分成多个独立的段，各网关之间互不影响，避免某一个模块发生故障时整个AS－i网络瘫痪。这样，缩小了检修范围，便于维修。同时，增加AS－i总线网关的数量，减少每一段AS－i总线电缆的长度，减少中继器，提高AS－i总线的可靠性。
3.2、升级更新器件
中继器、直流AS-i总线电源、输入模块底座、输入/输出模块底座没有最新产品出现，暂时不考虑更换，依然采用原V2．0版本器件。网关、交流电源、输入模块、输出模块、输入/输出模块升级为V3．0版本。
新的模块采用航空插头连接，旧的网关和电源通过标准导轨固定，新网关和电源用螺栓固定在控制柜的地板上，它们需要在底板上重新打孔安装。
由V2．0网关升级到V3．0网关后，旧系统的31个地址升级为新系统的62个地址，大量的PLC地址出现重合，需要对PLC进行重新组态，分配新的地址。
升级给料器部分AS-i总线系统需要敷设电缆，安装现场网关箱和控制柜内的网关，更换电源、液压动力模块、现场操作箱模块、现场模块箱模块，将系统由V2．0版本升级到V3．0版本，最后完成系统调试。
总之，总线是翻车机电控系统的主要信息交换方式，一旦出现问题或者故障无法快速排查，容易导致长时间的停车，严重影响生产，因此需要进行优化，从而提高整体性能。
图2原翻车机网络结构
参考文献
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[3]李小强，陈涤新.AS-I总线在火电厂翻车机系统的应用[J].起重运输机械，2007，03:74-76.
论文作者:王福水
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/11/6
标签：翻车论文; 总线论文; 网关论文; 系统论文; 控制系统论文; 现场论文; 模块论文; 《电力设备》2017年第16期论文;