皮帶運(yùn)輸機(jī)PLC控制與設(shè)計(jì)

翟艷偉 陳磊

（平煤股份一礦，河南 平頂山 467000）

當(dāng)膠帶機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)在計(jì)算機(jī)的控制界面上可以看到是什么故障，及時(shí)的進(jìn)行維修，并將這些故障記錄下來(lái)，當(dāng)有故障發(fā)出報(bào)警的時(shí)候，聲光報(bào)警會(huì)持續(xù)報(bào)警，要結(jié)束報(bào)警的時(shí)候按下復(fù)位按鈕可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制停止報(bào)警。

一、控制要求

（一）原煤系統(tǒng)工藝流程：

當(dāng)檢查好各設(shè)備正常情況后，按下啟動(dòng)按鈕，電磁振動(dòng)給煤機(jī)向一條或兩條皮帶供料，原煤經(jīng)溜槽、皮帶運(yùn)輸機(jī)和刮板運(yùn)輸機(jī)，向振動(dòng)篩供料，之后，分級(jí)作業(yè)開(kāi)始工作。當(dāng)某設(shè)備需要臨時(shí)檢修時(shí)按下手動(dòng)停止按鈕，該設(shè)備之前的設(shè)備按順序停止后該設(shè)備停止。又當(dāng)某設(shè)備出現(xiàn)意外緊急停車(chē)時(shí)，按下手動(dòng)緊急按鈕，此設(shè)備及其之前的設(shè)備同時(shí)緊急停止，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。在中控室設(shè)置組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其主要功能是負(fù)責(zé)和現(xiàn)場(chǎng)的PLC通信，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并記錄數(shù)據(jù)以供分析。（1）系統(tǒng)通電，當(dāng)按下自動(dòng)順序啟動(dòng)按鈕后，首先啟動(dòng)振動(dòng)篩，當(dāng)達(dá)到PLC 定時(shí)器所設(shè)置的延時(shí)時(shí)間后，刮板運(yùn)輸機(jī)和皮帶運(yùn)輸機(jī)先后開(kāi)始工作。（2）給煤機(jī)將煤料輸出，后續(xù)設(shè)備依次負(fù)載運(yùn)行，各檢測(cè)器件將檢測(cè)信號(hào)傳遞到PLC，由其進(jìn)行邏輯運(yùn)算并通過(guò)輸出口輸出對(duì)設(shè)備的執(zhí)行信號(hào)。（3）系統(tǒng)處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，若傳感器檢測(cè)到的信號(hào)超出安全設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并依次停車(chē)。（4）系統(tǒng)處于開(kāi)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，若其設(shè)備發(fā)生意外情況，手動(dòng)停車(chē)并將該設(shè)備的允許信號(hào)置0，此單體設(shè)備之前應(yīng)該停車(chē)的設(shè)備開(kāi)始停止。

（二）系統(tǒng)控制方案的確定：

所謂原煤系統(tǒng)的正常運(yùn)行過(guò)程，就是指原煤經(jīng)皮帶機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)后能順利進(jìn)入振動(dòng)篩。原煤系統(tǒng)分為執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)檢測(cè)機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)三大部分，具體為：（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一組皮帶機(jī)、給煤機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)、振動(dòng)篩組成，它們用將原煤運(yùn)輸?shù)较碌拦ば颍啥嗯_(tái)電機(jī)組成，電機(jī)只運(yùn)行于啟、停兩種工作狀態(tài)。（2）信號(hào)檢測(cè)機(jī)構(gòu)：在系統(tǒng)控制過(guò)程中，需要檢測(cè)的信號(hào)包括電機(jī)電流、過(guò)載信號(hào)、皮帶機(jī)跑偏、打滑、斷裂信號(hào)和原煤量檢測(cè)信號(hào)。原煤量檢測(cè)信號(hào)是主要反饋信號(hào)。另外，報(bào)警信號(hào)反映系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，電機(jī)是否過(guò)流，皮帶刮板是否正常。（3）控制機(jī)構(gòu)：原煤控制系統(tǒng)一般安裝在控制柜中，包括供煤控制器（PLC 系統(tǒng)）和電控設(shè)備兩個(gè)部分。供料控制器是整個(gè)供料控制的核心。供料控制器直接對(duì)系統(tǒng)中的啟動(dòng)、停止、報(bào)警信號(hào)進(jìn)行采集，對(duì)來(lái)自人機(jī)接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，實(shí)施控制算法，得出執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案，通過(guò)接觸器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。根據(jù)本供料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，考慮到自動(dòng)控制方式的先進(jìn)性、穩(wěn)定性、可靠性和連續(xù)不停運(yùn)行的特點(diǎn)，提出如下方案：（1）為該供料系統(tǒng)配置一臺(tái)PLC，分別控制這個(gè)系統(tǒng)在正常運(yùn)料狀態(tài)和出現(xiàn)意外狀態(tài)下的運(yùn)行。（2）為該P(yáng)LC 編制運(yùn)行程序，以保證每個(gè)單體設(shè)備按生產(chǎn)工藝的要求自動(dòng)運(yùn)行。（3）選取相關(guān)傳感器與PLC 連接，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備是否正常運(yùn)行。

（三）新系統(tǒng)特點(diǎn)：

增加了原煤運(yùn)輸?shù)陌踩Ｗo(hù)措施，保護(hù)了設(shè)備的安全性和系統(tǒng)的安全性。（2）增加了運(yùn)輸系統(tǒng)的可靠性，原煤運(yùn)輸處于工藝流程的最前端，其穩(wěn)定性，可靠性，直接影響到生產(chǎn)的控制質(zhì)量。PLC 用軟件替代大量的繼電接觸器，外部?jī)H剩下與輸入輸出有關(guān)的少數(shù)硬件元件，且PLC 采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，因此可用于有預(yù)干擾的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。減少了運(yùn)輸系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)開(kāi)支。運(yùn)輸使用PLC 作為控制系統(tǒng)的核心，可以節(jié)省大量的費(fèi)用。因此復(fù)雜的控制系統(tǒng)使用PLC 后，可以減少大量的繼電接觸器、開(kāi)關(guān)柜，減少了人工現(xiàn)場(chǎng)操作。

二、控制要求

正常啟動(dòng)和故障啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)和電磁振動(dòng)給煤機(jī)都要用到SET 指令，因?yàn)樵谡ＭＶ箷r(shí)要讓電動(dòng)機(jī)和電磁振動(dòng)給煤機(jī)復(fù)位剛好對(duì)應(yīng)用RST 指令。正常停止根據(jù)停止順序TD、M1、M2、M3、M4 來(lái)劃分步，沒(méi)一步都要用到RST 指令使電動(dòng)機(jī)與電磁振動(dòng)給煤機(jī)信號(hào)置0為OFF 停止指令，完成回到起始步。與一般人工操作相比較，采用PLC 來(lái)控制開(kāi)、停車(chē)：（1）節(jié)約大量的硬件設(shè)備，PLC 用軟件替代大量的繼電接觸器，外部?jī)H剩下與輸入和輸出有關(guān)的少數(shù)硬件元件，且PLC 采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，因此可用于這種強(qiáng)烈干擾的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。

三、PLC 的選型

PLC 是整個(gè)供料控制系統(tǒng)的核心，它要完成對(duì)系統(tǒng)中所有輸入信號(hào)的采集、所有輸出單元的控制以及對(duì)外的數(shù)據(jù)交換。因此我們?cè)谶x擇PLC 時(shí)，要考慮PLC 的指令執(zhí)行速度、指令豐富程度、內(nèi)存空間、通訊接口及協(xié)議、帶擴(kuò)展模塊的能力和編程軟件的方便與否等方面的因素。三菱FX2N、FX0N 可編程控制器的功能比較強(qiáng)大，可分為基本指令、步進(jìn)梯形指令、應(yīng)用指令。該可編程序控制器是電源+CPU+輸入輸出+程序存儲(chǔ)器（RAM）的單元型可編程控制器。其主機(jī)稱為基本單元，為主機(jī)備有可擴(kuò)展其輸入輸出點(diǎn)的“擴(kuò)展單元（電源+I/O）”和“擴(kuò)展模塊（I/O）”，此外，還可連接擴(kuò)展設(shè)備，用于特殊控制。由于本原煤系統(tǒng)控制設(shè)備相對(duì)較少，因此選用三菱FX2N。它結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格低廉、可靠性高、可擴(kuò)展性好，具有豐富的通信指令。

四、系統(tǒng)調(diào)試

輸入程序。按前面介紹的程序輸入方法，用手持式編程器（或計(jì)算機(jī)）正確輸入程序。靜態(tài)調(diào)試。按系統(tǒng)接線圖正確接好輸入設(shè)備，進(jìn)行PLC 的模擬靜態(tài)調(diào)試，并通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)視，觀察是否與控制要求一致，否則檢查并修好，調(diào)試程序，直至指示正確。動(dòng)態(tài)調(diào)試。按接線圖正確連好輸出設(shè)備，進(jìn)行系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)試，先調(diào)試手動(dòng)程序，后調(diào)試自動(dòng)程序，觀察指示燈能否按控制要求動(dòng)作，并通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)視，觀察其是否與控制要求一致，否則，檢查線路或修改程序，直至指示燈能按控制要求動(dòng)作。

結(jié)束語(yǔ)：

供料控制系統(tǒng)一般由PLC、電氣執(zhí)行機(jī)構(gòu)和上位機(jī)組成。電氣執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)控制的具體實(shí)施，它從PLC 接收控制命令，然后相關(guān)的接觸器接點(diǎn)閉合或斷開(kāi)，電路導(dǎo)通，設(shè)備獲得動(dòng)力繼而進(jìn)行動(dòng)作。如果單體設(shè)備故障，操作人員可以通過(guò)控制面板來(lái)進(jìn)行緊急停車(chē)，也可對(duì)設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)停車(chē)操作。PLC是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的核心，所有自動(dòng)控制內(nèi)容都通過(guò)對(duì)它的編程實(shí)現(xiàn)。供料系統(tǒng)設(shè)備較多，且重復(fù)，通過(guò)對(duì)PLC 的編程來(lái)實(shí)現(xiàn)諸多設(shè)備的控制使得電氣接線簡(jiǎn)單許多。