基于PLC的多皮帶順序控制系統設計

河南理工大學電氣工程與自動化學院軌道交通信號與控制系 金谷香 張宏偉

0 引言

皮帶輸送機具有輸送能力強，輸送距離遠，結構簡單易于維護等特點，可以方便地實行程序化控制和自動化操作①。運用輸送帶的連續或間歇運動來輸送100KG以下的物品或粉狀、顆狀物品，其運行高速、平穩，噪音低，并可以上下坡傳送。當運輸距離較遠或工藝較復雜時，往往采用多皮帶控制方式。常規多皮帶系統機一般采用同時啟停控制方式，當輸送距離遠時，會有一部分電機空轉，增加能耗，增加較大的運輸成本。因此，采用PLC控制多皮帶自動順序工作，可以大大節約能耗，提高效率②。

1 多皮帶物料輸送工藝原理

多皮帶物料輸送結構及工作過程如圖1所示。A、B、C三條傳輸皮帶分別受M0、M1、M2三相異步電動機拖動，混合機由M3拖動，皮帶機電機功率為30kW，混合機電機功率為75kW。設備時序圖如圖1(b)所示。

圖1 多皮帶物料輸送結構及時序圖

系統啟動時，先啟動混合機，混合機運行后，再啟動皮帶A，延時15s啟動皮帶B，延時30S啟動皮帶C，延時時間可以根據實際工況調整。系統停止運行時，先停皮帶C，15s后停皮帶B，30s后停皮帶B，最后停皮帶A和混合機③。

2 PLC控制系統硬件電路設計

傳統混合機電機采用直接啟動方式，容易產生過大的起動電流，對電網的沖擊較大，使電機繞組發熱從而嚴重影響電機壽命。軟起動器不僅能有效地限制起動電流，還能設置啟動電壓和啟動時間，從而平滑啟動電機。

本文采用軟啟動器驅動混合機，采用PLC作為控制器④，實現多條皮帶機及物料混合電機的協調控制。PLC采用西門子314C-2DP PLC，該PLC屬于緊湊型PLC，CPU含有數字量I/O模塊，可以滿足基本控制要求，性價比較高。

根據控制要求，完成設備地址分配，如表1所示。

表1 設備地址分配表

PLC接口電路如圖2所示，使用PLC通過KA0、KA1、KA2和KA3控制三臺皮帶電機和混合機工作⑤。

圖2 PLC控制電路原理圖

皮帶機主回路如圖3所示。

圖3 皮帶機主電路及控制電路原理圖

混合機軟啟動控制電路如圖4所示。軟啟動器采用2線制接線方式，在2線控制方式下，KA3閉合，軟啟動器啟動運行。若軟啟動器無故障，軟啟動器可編程繼電器R1A-R1C閉合，KM3得電，電機以軟啟動方式運行。軟啟動結束時，軟啟動器可編程繼電器R2A-R2C閉合，KM4得電，電機旁路全壓運行。

圖4 軟啟動器控制電路原理圖

圖5 系統總體框圖

3 PLC控制程序設計

首先，利用STEP7軟件新建工程項目，完成硬件組態。然后，利用使用LAD語言進行程序設計。皮帶機及物料混合控制流程如圖5所示。

4 結束語

本設計綜合實際項目制作工作過程中各個部分的功能，結合PLC的工作原理，考慮到實際應用情況，制作出的多皮帶順序控制系統采用了各皮帶分別延時啟動和停止的設計思路，避免了因按鈕按下后皮帶空轉所帶來的功耗，有效降低了皮帶系統傳送成本，提高了系統傳送效率。

引文

①薛士龍.電氣控制與可編程控制器[M].北京:電子工業出版社,2011.

②范國偉.電氣控制與PLC應用技術[M].北京:人民郵電出版社,2013.

③祖磊磊.PLC技術在煤礦皮帶運輸系統中的應用研究[J].機械管理開發,2016(6):63-64.

④郁漢琪.可編程序控制器原理及應用[M].北京:人民郵電出版社,2010.

⑤閻俊榮.PLC在皮帶運輸機中的應用[J].電氣時代,2002(5):34-34.