皮帶運輸機PLC控制與設計

翟艷偉 陳磊

（平煤股份一礦，河南 平頂山 467000）

當膠帶機出現(xiàn)故障時在計算機的控制界面上可以看到是什么故障，及時的進行維修，并將這些故障記錄下來，當有故障發(fā)出報警的時候，聲光報警會持續(xù)報警，要結(jié)束報警的時候按下復位按鈕可以通過遠程控制停止報警。

一、控制要求

（一）原煤系統(tǒng)工藝流程：

當檢查好各設備正常情況后，按下啟動按鈕，電磁振動給煤機向一條或兩條皮帶供料，原煤經(jīng)溜槽、皮帶運輸機和刮板運輸機，向振動篩供料，之后，分級作業(yè)開始工作。當某設備需要臨時檢修時按下手動停止按鈕，該設備之前的設備按順序停止后該設備停止。又當某設備出現(xiàn)意外緊急停車時，按下手動緊急按鈕，此設備及其之前的設備同時緊急停止，并發(fā)出報警信號。在中控室設置組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其主要功能是負責和現(xiàn)場的PLC通信，實時監(jiān)測整個系統(tǒng)的運行情況，并記錄數(shù)據(jù)以供分析。（1）系統(tǒng)通電，當按下自動順序啟動按鈕后，首先啟動振動篩，當達到PLC 定時器所設置的延時時間后，刮板運輸機和皮帶運輸機先后開始工作。（2）給煤機將煤料輸出，后續(xù)設備依次負載運行，各檢測器件將檢測信號傳遞到PLC，由其進行邏輯運算并通過輸出口輸出對設備的執(zhí)行信號。（3）系統(tǒng)處于自動運行狀態(tài)時，若傳感器檢測到的信號超出安全設定值時，系統(tǒng)會發(fā)出報警信號并依次停車。（4）系統(tǒng)處于開動狀態(tài)時，若其設備發(fā)生意外情況，手動停車并將該設備的允許信號置0，此單體設備之前應該停車的設備開始停止。

（二）系統(tǒng)控制方案的確定：

所謂原煤系統(tǒng)的正常運行過程，就是指原煤經(jīng)皮帶機、刮板運輸機后能順利進入振動篩。原煤系統(tǒng)分為執(zhí)行機構、信號檢測機構、控制機構三大部分，具體為：（1）執(zhí)行機構：執(zhí)行機構是一組皮帶機、給煤機、刮板運輸機、振動篩組成，它們用將原煤運輸?shù)较碌拦ば颍啥嗯_電機組成，電機只運行于啟、停兩種工作狀態(tài)。（2）信號檢測機構：在系統(tǒng)控制過程中，需要檢測的信號包括電機電流、過載信號、皮帶機跑偏、打滑、斷裂信號和原煤量檢測信號。原煤量檢測信號是主要反饋信號。另外，報警信號反映系統(tǒng)是否正常運行，電機是否過流，皮帶刮板是否正常。（3）控制機構：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)）和電控設備兩個部分。供料控制器是整個供料控制的核心。供料控制器直接對系統(tǒng)中的啟動、停止、報警信號進行采集，對來自人機接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進行分析，實施控制算法，得出執(zhí)行機構的控制方案，通過接觸器對執(zhí)行機構進行控制。根據(jù)本供料系統(tǒng)的結(jié)構，考慮到自動控制方式的先進性、穩(wěn)定性、可靠性和連續(xù)不停運行的特點，提出如下方案：（1）為該供料系統(tǒng)配置一臺PLC，分別控制這個系統(tǒng)在正常運料狀態(tài)和出現(xiàn)意外狀態(tài)下的運行。（2）為該PLC 編制運行程序，以保證每個單體設備按生產(chǎn)工藝的要求自動運行。（3）選取相關傳感器與PLC 連接，實時監(jiān)測設備是否正常運行。

（三）新系統(tǒng)特點：

增加了原煤運輸?shù)陌踩Ｗo措施，保護了設備的安全性和系統(tǒng)的安全性。（2）增加了運輸系統(tǒng)的可靠性，原煤運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，外部僅剩下與輸入輸出有關的少數(shù)硬件元件，且PLC 采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，因此可用于有預干擾的生產(chǎn)現(xiàn)場。減少了運輸系統(tǒng)的經(jīng)濟開支。運輸使用PLC 作為控制系統(tǒng)的核心，可以節(jié)省大量的費用。因此復雜的控制系統(tǒng)使用PLC 后，可以減少大量的繼電接觸器、開關柜，減少了人工現(xiàn)場操作。

二、控制要求

正常啟動和故障啟動電動機和電磁振動給煤機都要用到SET 指令，因為在正常停止時要讓電動機和電磁振動給煤機復位剛好對應用RST 指令。正常停止根據(jù)停止順序TD、M1、M2、M3、M4 來劃分步，沒一步都要用到RST 指令使電動機與電磁振動給煤機信號置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 來控制開、停車：（1）節(jié)約大量的硬件設備，PLC 用軟件替代大量的繼電接觸器，外部僅剩下與輸入和輸出有關的少數(shù)硬件元件，且PLC 采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，因此可用于這種強烈干擾的工業(yè)現(xiàn)場。

三、PLC 的選型

PLC 是整個供料控制系統(tǒng)的核心，它要完成對系統(tǒng)中所有輸入信號的采集、所有輸出單元的控制以及對外的數(shù)據(jù)交換。因此我們在選擇PLC 時，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大，可分為基本指令、步進梯形指令、應用指令。該可編程序控制器是電源+CPU+輸入輸出+程序存儲器（RAM）的單元型可編程控制器。其主機稱為基本單元，為主機備有可擴展其輸入輸出點的“擴展單元（電源+I/O）”和“擴展模塊（I/O）”，此外，還可連接擴展設備，用于特殊控制。由于本原煤系統(tǒng)控制設備相對較少，因此選用三菱FX2N。它結(jié)構緊湊、價格低廉、可靠性高、可擴展性好，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（或計算機）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備，進行PLC 的模擬靜態(tài)調(diào)試，并通過計算機監(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。動態(tài)調(diào)試。按接線圖正確連好輸出設備，進行系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)試，先調(diào)試手動程序，后調(diào)試自動程序，觀察指示燈能否按控制要求動作，并通過計算機監(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作。

結(jié)束語：

供料控制系統(tǒng)一般由PLC、電氣執(zhí)行機構和上位機組成。電氣執(zhí)行機構負責控制的具體實施，它從PLC 接收控制命令，然后相關的接觸器接點閉合或斷開，電路導通，設備獲得動力繼而進行動作。如果單體設備故障，操作人員可以通過控制面板來進行緊急停車，也可對設備進行手動停車操作。PLC是實現(xiàn)自動控制的核心，所有自動控制內(nèi)容都通過對它的編程實現(xiàn)。供料系統(tǒng)設備較多，且重復，通過對PLC 的編程來實現(xiàn)諸多設備的控制使得電氣接線簡單許多。