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一、翻車機系統概況

    中州一期工程于1991年底建成翻車機系統(型號為ZFJ2-100,821B轉子式翻車機，武漢電力設備廠)及異型車螺旋卸車機(8米橋式螺旋卸車機，)各一套，建成后經過空負荷試車。由于當時產量低，汽車運礦可滿足生產要求，且翻車機系統投入后流程長、設備多，與鐵路運輸部門關系錯綜復雜等問題，遠不如汽車運礦經濟，故至今一直末用。

    到2004年，中州分公司已具備年產100萬噸氧化鋁的規模，故年需鋁礦石約240萬噸，年需燒成煤約45萬噸，石灰石約90萬噸。除約100萬噸汽車運輸外，其余靠火車進礦，人工卸車倒運，難以滿足生產要求。因此迫切需要恢復翻車機系統，以滿足生產要求。翻車機系統的主要任務是將火車進廠的原燃料(鋁礦石和燒成煤)進行機械卸車和輸送。

二、翻車機自動化改造綜述：

    原有翻車機系統采用老式繼電器式控制，已不能滿足實際生產需要，此次更新改造采用一套PLC系統進行集中控制，PLC采用西門子S7-300系列，整個系統主要由上位機系統、電源柜、PC柜、重牛控制柜、翻車機控制柜、遷車臺控制柜、空牛控制柜、操作臺、機旁操作箱、現場接線箱、檢測元件和電纜等組成。通過PC系統，控制整個翻車機系統運行工作。操作方式為：機旁手動；操作臺上位機手動及全線自動操作，可通過上位機操作或機旁操作箱操作。各動作指令均由PC發出，不但提高卸車速度，而且易于維護保養，大大減少了故障率，使系統的運行更加可靠。工作站的結構簡圖見下圖：

2.1 PLC部分

     PLC部分由一個PLC柜組成。系統PLC采用德國西門子公司生產的最新產品SIMATIC S7-300 PLC 一套，CPU使用S7 315-2DP采用DC24V數字量輸入模塊；輸出信號除指示燈采用無觸點輸出模塊外，其余采用繼電器輸出模塊；采用模擬量模塊采集現場電機電流等信號，送到工控機操作界面中顯示。

    PLC輸入輸出接口均加保護單元。為了對PLC進行編程和監控，采用西門子STEP 7軟件。

2.2上位機部分

     系統配置一臺上位機作為操作員站，同時可具備工程師站的功能。上位機采用研華主流工控機。在PLC硬件連接上，通過CPU上的DP口連接總線并接到工控機CP5611卡上，完成數據通訊。在現場或電控柜中采集必要的模擬量信號，送到PLC模擬量模塊中，通過PLC傳送到工控機組態畫面中顯示。利用PLC系統，通過上位機監控操作系統，實現軟操作，使系統實現最大限度自動化運行。在PLC和上位機之間采用屏蔽總線通訊，安全可靠，抗干擾能力強。

     上位機組態軟件通過PLC系統采集各種信號，形成全局畫面、各單機操作界面、報警系統、報表幫助等畫面，供運行檢修人員監控和查詢。同時可以通過打印機打印。通過廠局域網實現數據共享、遠程監控功能，上位機與PLC通過工業總線連接。上位機數據通訊采用國際標準接口，方便系統擴展和連接。同時具有多種自動控制方式選擇。即可全自動，又可單機自動，及手動操作。

    工程師站還具有以下功能：

    ――系統組態開發、調試、維護功能。

    ――系統安全管理分配權限級別功能。

    ――備份系統數據功能。

    ――高級別的監視管理功能。

2.3外圍設備

    （a）接近開關60個。用以檢測各個檢測位置及各個設備運行位置。信號返回PLC。

    (b) 光電開關8個。用以檢測車皮位置。信號返回PLC。

    (c) 控制電纜采用屏蔽電纜。

2.4翻車機主要系統控制部分原理圖：

    將變頻器取代以前的頻敏變阻器，分別控制兩臺剛性連接的翻車機驅動主電動機。通過PLC和操作面板，給出電機的啟停及轉向信號。在原有設備的基礎上，夾緊裝置上加裝兩個減速限位光電開關，翻車機上加裝一臺物位開關，使翻車機在翻轉車廂時提前能夠給變頻器速度選擇信號及加減速選擇信號，讓電機降速，以實現無沖擊停車和準確定位。經過現場的調試運行，不僅完全滿足工藝和效率要求，而且通過控制盤調整翻車機的速度和加減速時間，使翻車機翻車時的沖擊降為最小，啟停柔和。控制原理圖見下圖：

三、安全保護措施

    1）重車和空車在翻車機平臺上定位可靠，保證在翻卸過程中不發生溜車和掉道。

    2）翻車機設有最大翻轉角度的限位裝置。

    3）翻車機設有平臺與基礎軌道對準和車輛在平臺上就位及車輛離開翻車機的安全措施。

    4）翻車機的制動裝置保證當控制裝置發生故障時，轉子能可靠停留在任何位置上，并能手動回零。

    5）翻車機裝有機械或電控的聯鎖裝置。

    6）調車機（包括空、重）設有最大行程的限位裝置。

    7）調車機（包括空、重）設有可靠的機械制動裝置，當驅動裝置發生故障或失電時，調車機能可靠地進行制動。

    8）調車機（包括空、重）裝有機電控的聯鎖裝置。

    9）遷車平臺設有定位緩沖設施。

    10）遷車平臺設有防止車輛移位的裝置。

    11）遷車平臺裝有電控對軌聯鎖裝置。

四、結語

    經過對該系統的自動化改造并投入運行后完全滿足工藝要求，達到了預期的目的：1）系統出力≥20輛小時；2）最大翻轉角度170°，翻轉周期≤60S；3）翻卸重量100 t。翻車機在全程范圍內運行平穩連續，無沖擊、振動現象，滿足翻轉單車的時間要求，而且定位準確、無誤。在這種工況下，系統可以完全投入全自動運行，提高了生產效率，也降低了工人的勞動強度。改造運行后不但提高卸車速度，而且易于維護保養，大大減少了故障率，使系統的運行更加可靠.