港口傳送機械PLC控制設計

王福軍

（日照港集團嵐山港務有限公司，山東 日照 276800）

帶式傳送機械是重要的港口裝卸機械，是用連續運動的無端輸送帶輸送貨物的機械。輸送帶繞過傳動、改向、張緊等滾筒，并支承在許多托輥上。工作時，驅動傳動滾筒，通過傳動滾筒和輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運動，將帶上的貨物運送到卸載地點。應用最廣的一種帶式輸送機為膠帶輸送機，是用膠帶作輸送帶。不同的膠帶寬度和襯墊層數形成不同的規格，膠帶帶寬達3000mm。長距離輸送時，為了提高輸送帶的拉伸強度，采用夾鋼繩芯膠帶，輸送距離可超過10km。

為了加強港口傳送機械的工作效率，設計PLC控制系統應用于港口傳送機械控制終端。PLC是可編程邏輯控制的簡稱，是計算機技術和傳統的繼電器技術結合的產物。傳統的傳送帶控制系統，都是采用接觸繼電器控制系統。而基礎繼電器控制系統的接線比較復雜，抗干擾的能力也較差，容易發生因基礎不良而造成故障。PLC系統具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強和編程簡單的優點，可以代替傳統的控制技術應用在港口傳送機械中，達到質的飛躍。

PLC的系統構成主要包括基本單元、擴展單元、相關設備和工業軟件。基本單元指的是控制系統CPU，存儲器、基本的輸入/輸出節點和電源。擴展單元包括I/O模塊、模擬I/O模塊、通信模塊和特殊功能模塊。設備則包括編程設備、網絡設備、人機操作界面等，軟件則是實現系統控制功能而開發的相關配套程序。

1 傳送帶控制系統設計

港口傳送帶的負載壓力一般比較大，煤炭、糧食作物、微小集裝箱等都有可能成為傳送帶的應載負載。因此在港口傳送帶的設計中，采用4條皮帶運輸，分別用4臺電動機帶動使用。

控制啟動，先啟動1條皮帶機，經過短時間延遲，再次啟動第2個電動機，短時延遲后會啟動第3個電動機，當某條皮帶發生故障時，該皮帶機及前面的皮帶機應該立即停止裝貨物，針對這種功能，設計的控制系統應該具備以下功能。

（1）單動循環和往返循環應該連鎖控制。如果單動被觸發，則循環功能不能被啟用，反之，如果循環功能被觸發，則單動的功能需要被抑制。

（2）單動控制只能在手動模式中打開。

（3）如果1#皮帶出現故障，則2#皮帶必須停止，此時可以使用3#皮帶運行，當故障解除之后，復位，再次按“啟動”按鈕，此時啟動1#機，2#啟動完畢之后，再延時啟動3、4#機。

（4）如果發生短路故障，故障解除，按“復位”按鈕，故障鎖存復位，未循環啟動按鈕/旋轉單動按鈕，皮帶不會自動啟動。

（5）循環控制的過程，如果某臺皮帶失敗，則其上游設備不能啟動，下游則保持運行狀態。

（6）設定聲音、光報警，光警報解除。

（7）集中控制按鈕需要在任意控制時刻，都保持良好的使用狀態。

控制系統面板如圖1所示。

圖1 控制面板

2 控制系統軟硬件的設計

在應用的過程中，首先要做的是對PLC進行選型，考慮的因素包括PLC的機型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯網能力等。需要滿足功能要求、保證可靠性、維護方便，擁有最佳的性價比。選擇了相應的PLC控制器，需要在硬件上進行線路連接，電氣控制的主線路圖如圖2所示。

圖2 電氣控制連線圖

控制系統需要控制4臺傳動機運行，需要4個數字輸出點；控制系統的運行和停止需要2個數字輸入點，如果傳送帶的4個點發生故障，需要有故障信號的輸入。其中，M1～M4分別是傳送裝置的4個發動機，Q位置為繼電器輸出，I位置為節點輸入位。

設計港口傳送帶PLC軟件是另一個重要的內容。在設計開端，首先要解決的是步序控制，因為貨物在傳送帶上的傳送過程是一個漸進過程，步序控制主要分為單序列控制、選擇序列控制和并行序列控制3種。設計軟件時，首先需要對PLC進行編程處理，利用初始化脈沖控制使傳輸帶正傳和反轉復位，當傳送物料在原點并且按下啟動按鈕的時候，開始啟動系統，電動機和傳輸帶的安裝按照要求進行，整個過程有明顯的動作，可以運用步指令和復位指令得到順序功能圖，指令控制如圖3所示，控制軟件可以幫助對傳送帶的工作過程進行監控，也能對運轉流程進行調速處理。

3 系統調試

PLC的運轉方式和通用的計算機存在一定區別，因此利用PLC設計自動控制系統和計算機控制系統的過程也不同，PLC在港口機械的應用存在自己的特點，在PLC控制系統植入港口傳送裝置之后，需要根據一定的步驟進行調試處理。調試首先要確定控制對象，隨后選擇PLC型號，在確定硬件電路和軟件設計后，進行在線模擬的測試，對不符合要求的內容進行調整和檢修。

圖3 系統指令控制

在實際的港口傳送帶裝置中，PLC需要和傳送帶變頻器進行通信。通信規格必須在變頻器的初始化中進行設定，如果沒有進行初始化設定或者有一個錯誤的設定，則數據不能傳輸，港口傳送帶就得不到相應的指令。根據上述的系統總體分析和軟件設計，港口傳送帶的整體包括變頻器模塊、PLC模塊、編程器模塊、RS-485、電動機、傳送帶、連接線。PLC結合變頻器植入港口傳送帶，可以提高港口機械的使用可靠性。

4 結語

本文從PLC控制系統的原理出發，對港口傳送機械內的軟件和硬件分別進行設計，并對整體系統進行了研究。研究結果表明，PLC控制系統和變頻器的使用可以增強港口傳送機械的工作效率。目前，隨著計算機技術的大力發展，未來的研究應該著眼于人工智能和PLC控制系統的聯合應用。

[1]李立鮑.港口機械電氣安全控制系統設計[J].黑龍江科學，2017.130-131.

[2]鄭玉龍,張玉蓮.基于PLC的海洋鉆井平臺鉆桿傳送機械手控制系統設計[J].機械設計與制造工程，2014.51-54.