PLC技術在皮帶輸送系統中的控制問題分析與研究

（曹妃甸礦石碼頭有限公司，河北，唐山，063200）

【摘要】隨著經濟建設的發展，皮帶輸送機被廣泛應用在港口的主要生產領域。PLC作為一種重要的現代電子技術基本控制單元，在工業控制領域中應用前景極其廣泛。在港口輸送系統中，PLC技術在皮帶輸送系統中的控制也十分普遍。本文就PLC技術在皮帶輸送系統中的控制問題做出了深入的論述，可供同行參考借鑒。

【關鍵詞】PLC； 散裝貨港口設備； 皮帶輸送系統

前言

港口皮帶輸送PLC系統采用總線式的分布式結構，這樣可降低系統成本，并且現場施工及使用維修也變得極為簡單;實現皮帶輸送系統的全自動控制，保證系統控制的最佳狀態;把系統管理機通過企業內部網與Internet相連，實現系統的遠程診斷，降低系統維護成本。港口批到輸送系統自動化控制系統涉及的內容較多，自動控制系統設計時要根據港口工藝、規模、港區布置，考慮技術的可靠性、經濟合理性、港口擴建的可能性等因素，需在系統設計前充分考慮各種復雜因素，從而滿足港口擴建、發展和生產能力擴大的需要。

1 皮帶輸送全過程監控問題分析

散裝貨港口皮帶輸送系統由皮帶輸送系統、給料機構等基本設備組成，利用控制設備、通訊模塊、打滑、速度、跑偏、料位等保護，達到皮帶輸送系統集中控制與監測的要求。一套完整的控制系統需要多臺PLC數據組成，達到不同的數據控制。完成系統內皮帶、給料的全過程的監控、監測，構成一個完善的監控系統。

1.1 實現皮帶輸送系統集中監控 ，實時監控設備狀態和運行，并顯示數據曲線，對重要信息硬盤時時記錄。

1.2 控制方式分集中控制自動 /集中控制手動/就地，三種方式可轉換。正常生產時，使用集中控制自動方式，設備按工藝要求的順序和流程由中央控制臺自動啟停;集中控制手動時，可在中央控制臺操作各設備，無閉鎖和聯動;就地時，在現場操作;啟動設備前由集中控制臺發預告信號，按預定啟動時間，若現場均滿足集中控制自動啟動條件，設備按順序自動啟動。現場可用停車鈕終止啟動過程;現場信號箱設啟/停車按鈕，現場可隨時停車。若設備由集中控制啟動，控制系統接到現場停車停號后，可作急停處理，實施故障停車操作。

1.3 按“技術規定”皮帶輸送機安裝跑偏保護、低速保護等，這些信號均接入集中控制系統，參加設備的緊急停車和閉鎖停車。對設備故障和工藝參數的異常實時報警，并進行聲、光、信號提示。一般故障只報警，現場非正常停車或嚴重故障時，故障設備及其上游設備緊急停車，下游設備順料流延時停車。

2 皮帶輸送監控系統的主要功能分析

2.1 每個單元系統設備都設有操作控制臺，所有皮帶輸送系統上的物料輸送均設置過載保護和縱向撕裂保護，以防止皮帶輸送系統事故不可控;所有輸送系統均設有兩極跑偏開關，一級跑偏用于故障報警，二級跑偏用于故障停車;所有輸送系統均設拉線開關，用于緊急情況下的停車。

2.2 水平皮帶輸送機的拉緊裝置為液壓調節方式，在機械傳動系統上安裝數個皮帶松弛檢測傳感器，再由PLC控制系統反饋給調節機構完成皮帶輸送系統的自動張力調節;在皮帶輸送系統設置堆料傳感器，防止輸送機系統的堆料事故的發生;在皮帶輸送系統中設置皮帶速度傳感器，以檢測皮帶輸送系統的超速及打滑事故的發生;皮帶輸送系統每隔若干米設起動預警裝置，設備啟動前發出預警信號，提示有關人員應立即遠離設備;電機的電流實時監測功能可發現一些機械設備的潛在故障隱患;運行中對電機的電流進行實時監測分析，當發生電流超限或突變時報警，嚴重時自動停機。

2.3 在軟件與硬件上應用矩陣控制理論 ，自控系統在性能上具有良好的抗潮濕性、抗干擾性，在結構上滿足港口惡劣環境要求。在集中操作臺上設置集中顯示皮帶輸送系統的工作狀態、故障類型、故障地點;軟啟動器或變頻器納入監控系統 。控制方式有集中控制聯動、集中控制手動、就地聯動、就地手動、禁起等方式 。

2.4 完善的信息處理功能，報警信息、運行參數、操作記錄等信息自動形成標準格式的數據庫文件，并在硬盤長期保存，供信息系統調用;實現系統集中監控，生產數據微機化管理:一是界面直觀、操作簡便、功能齊全。有形象逼真的動態畫面和全中文顯示，還具有實時報警監視、安全確認機制和數據記錄功能。對操作員素質無特殊要求，培訓簡單;二是對報警信息和重要運行參數在硬盤記錄，數據表格和曲線可隨時調出;三是生產數據存入計算機硬盤，可由管理信息系統按需調用。

3 PLC系統實現自動化控制與生產管理系統數據共享問題分析

從控制功能上講，PLC可替代繼電器控制電路的一切功能，具有浮點運算、數據傳送和比較、文件傳送、診斷、邏輯判斷、中斷控制、通信、人機對話等功能，在使用方便性和系統可靠性方面則具有繼電器電路無與倫比的優越性。總之，由于在皮帶輸送系統使用了PLC，使得大量的繼電器控制柜和二次儀表得以取消，不僅節省了空間，也使得故障率大為減少，提高了系統的可靠性，并且回路修改極為方便，減少了二次投資。另外，計算機管理工作站設信息管理系統，決策者和常規管理者通過管理工作站可根據各自權限遠程訪問監控系統狀況，得到現場生產數據報表、設備管理信息和生產統計分析。

4 全過程故障分析及其診斷功能問題分析

4.1 網絡故障自診斷記錄功能。當設備某個部位發生故障，可以通過PLC程序及網絡自動偵測、傳輸故障點，并發出報警。

4.2PLC故障自診斷。PLC的掃描器和適配器發生故障時，系統會通過網絡的通訊情況判斷故障，并發出報警;PLC的I/O模塊發生故障時，CPU會通過I/O模塊的狀態位偵測到故障及故障內容，系統會發出報警。

4.3 傳感器和信號線故障診斷。模擬量的傳感器或信號線發生斷線故障時，PLC通過測量值判斷故障并發出報警。

4.4 I/O模塊采用可拆卸端子排，出現故障時，集中控制室發出聲光報警，可在幾分鐘內即可更換完畢。

4.5 系統擴展方便 ，增加新設備或上后期工程，可以方便地加入節點，并可通過網絡在線修改程序。

5 PLC集中控制系統的特點分析

PLC皮帶控制系統在組態系統時具有極大的靈活性，具有極強的處理能力，以及大的I/O容量。適應性好可編程控制器是通過程序實現控制的。當控制要求發生變化時，只需改變程序即可。因此能靈活方便地進行系統配置，組成不同規模、不同功能的控制系統，適應能力非常強，即可控制一臺單機，又可控制一條生產線，既可現場控制，又可遠距離控制。功能強大：PLC內部有豐富的軟元件供您使用，可以很方便的進行程序修改，調整計時器、計數器的值來適應現場設備運行的要求。

5.1 選用先進的控制器 ，系統的實時性好，可靠性高，數據處理速度快;采用全分布式控制結構，系統具有較高的安全性;通訊網絡速度快，距離遠，可靠性高;界面直觀友好，操作簡便，功能齊全;人機界面不僅具有形象逼真的動態畫面和全中文顯示，還具有實時報警監視、安全確認機制和數據記錄功能。

5.2 減少布線成本 ，由于采用遠距離通訊網絡，使布線更加方便，并大大減少電纜用量;維護方便，運行費用低。系統擴展方便，可隨時增加節點，并可通過網絡由中控室在線修改程序。控制器和網絡可靠性高，維護工作量小。

6 結語

皮帶輸送機被廣泛應用在散裝港口的主要生產領域。隨著經濟和技術的快速發展，傳統的皮帶輸送機的繼電器控制系統因存在許多缺陷而逐步被淘汰。PLC作為一種重要的現代電子技術基本控制單元，在工業控制領域中應用前景極其廣泛。在現代化港口輸送系統中，PLC技術在皮帶輸送系統中的控制也十分普遍。港口皮帶輸送系統集中控制系統的安全運行接影響港口的經濟效益。為此，實現系統的綜合保護和集中監控，是十分必要的