Dupline总线保护装置和AB ControlLogix在长距离胶带系统中的应用

邓博文，李超颖

(昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南 昆明 650051)

0 引 言

胶带作为高效稳定的物料输送设备，在矿山和冶炼厂已经有了大量应用。而胶带的保护装置则是胶带正常安全运行的必要条件，胶带的保护装置通常有：跑偏开关、拉绳开关、撕裂开关、堵塞开关等。传统的应用就是将胶带保护装置的信号通过PLC远程分站的模块进入PLC，在PLC内部按照一定的逻辑进行编程。当现场开关触发，信号传入PLC，经过程序逻辑判断来进行报警或停车操作。大红山铁矿一期胶带输送系统便是采用传统的胶带保护装置，对长胶带系统来说，此方式具有以下特点：现场保护开关与PLC远程分站之间需要大量的控制电缆相连接，大量的电缆敷设极易造成信号叠加干扰，对系统造成一定的影响。并且大量的开关点信号需要占用宝贵的PLC输入点。我公司建设的大红山二期胶带输送系统则采用了Dupline总线方式，此方案只需布置一条双芯电缆，避免了因大量电缆叠加造成的信号干扰，降低了故障率。由于采用总线通讯的方式，并不需要占用任何PLC输入点，节约了投资。除此，Dupline总线式胶带保护装置具有地址编码功能，能精确的将故障位置传入系统，可以节约大量的故障排查时间，提高生产效率。

1 控制方案及硬件配置

1.1 控制方案

大红山铁矿二期胶带输送系统采用AB系列PLC(1756-L61)作为主控制器，采用1756-DNB通讯模块通过DeviceNet现场总线连接到Dupline数据网关。网关通过1根双芯电缆将胶带沿线所有保护开关连接起来，每个网关作为1个子系统，最多支持128个地址，同一个地址可多个开关同时使用；其最大的特点是I/O模块直接由总线供电，因而不需要外部电源，这使得安装工作非常灵活，在没有就地电源时体现出很大的优势。该系统共有3套PLC控制系统，分别控制采4#、采5#、采6#、采7-1#和采7-2#共5条胶带的运行。3套PLC控制系统通过千兆光纤网络连接起来形成1个完整的控制系统。整个控制系统网络结构见图1。

图1 系统网络结构Fig.1 System network structure

以采4#胶带机PLC系统为例，采4#胶带长度为1 065 m。根据每隔40 m左右布置1对拉绳开关，100 m左右布置1对跑偏开关，胶带头部和尾部配漏斗堵塞开关和纵向撕裂开关各一套。保护开关配置数量见表1。

表1 保护开关配置Tab.1 Protective switch configuration

1.2 总线硬件配置

在Dupline总线中使用的硬件如下：

(1)1756-DNB为Allen-Bradley ControlLogix平台提供的支持Devicnet通讯协议的模块，当模块用于主站应用时，是Devicenet总线和Allen-Bradley Backplane之间的一个网关，可以实现PLC和第三方Devicenet总线的数据交换。

(2)Dupline数据网关G3891 0050是Dupline总线和Devicenet总线转换的网关，通过网关上的拨码开关设置波特率和地址与1756-DNB实现Devicenet通讯，从而与PLC实现数据交换。

(3)G5010 2206数据采集模块是Dupline供电的2通道输入模块，安装于保护开关内部，通过Dupline总线与Dupline数据网关进行通讯。模块前端的红色LED，可以被编程为任一个Dupline通道地址，从而指示该通道ON的状态。

(4)GAP1605编码单元是G5010 2206的通道地址设定装置，适用于基于ASIC的Dupline G系列模块。主要用于读取和编程通道地址。可以设置2、4、8个连续的in/out通道地址，也可以对每个输入/输出单独编址。没有使用的in/out可以被设定为无地址。

(5)GTU8测试工具是由Dupline总线供电的便携式测试工具。可以在Dupline总线的任何地方来监测和控制Dupline通道的状态。该工具用于Dupline系统的安装调试、故障排除和维护。

2 通讯连接

2.1 现场Dupline总线连接

开关内配置有2通道输入数据采集模块G5010 2206，使用分段的2芯双绞信号电缆分别接入数据采集模块的D+和D-端子，即数据采集模块的总线通讯端子。用并联的方式将2芯电缆沿胶带将所有保护开关的D+和D-端子依次首尾连接起来。总线形成后，将第一个保护开关的2芯电缆接入数据网关G3891 0050的总线通讯端子，注意区分正负。这样一根2芯双绞信号电缆就代替了众多的信号电缆，杜绝了由于电缆叠加造成的信号干扰问题，降低了成本。同时每个保护装置的信号也都可以进入PLC，实现故障的精确定位。

2.2 Dupline总线与PLC通讯

1756-DNB作为Devicenet通讯协议的主站与数据网关作为的从站均安装于PLC柜内，用Devicenet专用通讯电缆将二者按照规定的Devicenet接线方式连接起来。

使用AB公司提供的D网规划软件RSNetWorx for DeviceNet进行通讯配置，首先安装EDS文件，打开RSNetWorx for DeviceNet软件，使用工具栏的Tools选项进入EDS文件安装向导，找到数据采集模块G5010 2206的EDS文件存放位置后安装即可。

3 现场信号采集

3.1 信号检测

(1)拉绳信号检测：现场拉绳开关与Dupline总线式模块连接，分别感应拉绳开关动作信号。拉绳开关信号均为常闭信号，当拉绳开关动作后信号断开，则认为是拉绳信号动作；同时输出到网关模块并在程序中显示。

(2)跑偏信号检测：现场跑偏开关与Dupline总线式模块连接，分别感应跑偏开关动作信号。跑偏开关信号分为轻跑偏与重跑偏两种信号均为常闭信号，当跑偏开关动作后信号断开，则认为是跑偏信号动作；同时输出到网关模块并在程序中显示。

(3)漏斗堵塞信号检测：现场漏斗堵塞开关与Dupline总线式模块连接，分别感应漏斗堵塞开关动作信号。漏斗堵塞开关信号均为常闭信号，当漏斗堵塞开关动作后信号断开，则认为是漏斗堵塞信号动作；同时输出到网关模块并在程序中显示。

(4)纵向撕裂信号检测：现场纵向撕裂开关与Dupline总线式模块连接，分别感应纵向撕裂开关动作信号。纵向撕裂开关信号均为常闭信号，当纵向撕裂开关动作后信号断开，则认为是纵向撕裂信号动作；同时输出到网关模块并在程序中显示。

信号检测见图2。

图2 信号检测Fig.2 Signal detection

3.2 信号地址设置

Dupline总线地址设置为A-P16个字母首地址，每个字母地址下又有8个数字地址组成，相当于一个网管模块共计有128个不重复的地址(例如：A1、B2、C3)。

(1)拉绳开关为单通道设置，利用GAP1605手操器在一个通道模块进行地址编写(例如：D3)。

(2)跑偏开关为双通道设置，利用GAP1605手操器在一个通道模块进行地址编写，则一个跑偏开关有两个地址，分别代表轻跑偏和重跑偏(例如：A1轻跑偏、A2重跑偏)。

(3)漏斗堵塞开关为单通道设置，利用GAP1605手操器在一个通道模块进行地址编写(例如：G3)。

(4)纵向撕裂开关为单通道设置，利用GAP1605手操器在一个通道模块进行地址编写(例如：F3)。

3.3 信号显示

最终信号的显示才用Intouch作为上位电脑控制显示，为了更高效安全的保证生产的运行在上位显示中设置了误动作切除键，在跑偏开关、拉绳开关、配漏斗堵塞开关、纵向撕裂开关出现误动作的情况下，经现场人员确认后，手动切除相应开关信号，以保证运输胶带的生产运输要求。

其中因为跑偏开关存在轻跑偏和重跑偏两种情况，所以在画面中跑偏快关显示分为两种，在跑偏信号、拉绳信号、配漏斗堵塞信号、重跑偏信号的情况下系统采用立即停机，轻跑偏信号的情况下系统采用提示警告。

4 结 语

该系统已在生产实际中得到成功的应用，并在提高运输效率，节约成本、降低职工劳动强度等方面起到了重要作用。以本例作为参考，该系统的软硬件均有广泛的推广性。硬件方面，此类结构适用于所有FCS场合；软件方面，本系统可以有效地应用到其他领域收尘系统的控制中，具有深远的意义。