機械控制下軟啟動裝置設計探究

摘 要：根據帶式輸送機對控制系統的要求，制定出了高效可靠的機電一體化軟啟動控制方案。該裝置以傳感器作為現場數據檢測元件，以可編程控制器作為現場數據的分析處理元件，以微型計算機作為上位機來處理信息、數據的跟蹤、采集及記錄，以機械軟啟動控制器作為具體實現裝置，并在此基礎上對該系統進行了軟件的設計、優化。

關鍵詞：機械電子;軟啟動;設計探究

引言

近些年來，帶式傳輸機憑借其連續、高效、運行可靠及地形適應力強等特點，在冶金、煤炭、采礦、港口、石油等行業中的作用日益凸顯，成為了粉散物料高效運輸的主要機械設備。我國學者針對帶式傳輸機的工作原理進行了大量的實驗研究，然而仍然存在一些如傳動效率低、系統結構復雜等問題。尤其是伴隨現代工業的高速發展，對帶式傳輸機的要求正逐步向大功率、大運量、大傾角、高帶速的方向發展。由于帶式傳輸機經常高負載運行，其啟動、運行及停動過程中存在諸多問題，因此，十分有必要研究開發傳動效率高、結構及控制系統簡單、性能優良、維護方便、安全平穩的機械電子軟啟動裝置控制系統，它可以使帶式傳輸機在高負載情況下實現整個系統的逐步啟動，達到平穩運行，安全停動的要求。

1 機械電子軟啟動控制系統組成

機械電子軟啟動控制系統總體由上位計算機、變頻器、可編程控制器（PLC）等組成，為了實現對控制系統的維護，可將變頻器、可編程控制器等統一安裝在控制柜內。將異步電動機作為執行機構，最終控制帶式傳輸機。

控制系統以計算機為主，可編程控制器為輔。控制系統軟件設計完成后，計算機將控制程序裝載到可編程控制器，計算機作為控制主機，主要負責對可編程控制器程序的在線修改、數據采集、處理及控制輸出等，而可編程控制器主要負責處理大量循環動作。

2 機械電子軟啟動控制系統流程

機械電子軟啟動控制系統流程是指控制系統在收到運行信號后，自動對帶式傳輸機進行的一系列調控，包括帶式輸送機的啟動、運行、驗帶、軟停車等，完全根據用戶的設定及要求來實現。要想完成控制系統流程的一系列操作，對控制系統的硬件設計也提出了要求，因此系統選用了高可靠性能的可編程控制器作為控制中心。當控制系統工作時，可編程控制器根據現場傳感器檢測到的數據進行分析處理，通過控制變頻器輸出來調控調速電機運轉，使其按照設定達到預定轉速。之后微型計算機根據可編程控制器的數據分析對現場參數進行跟蹤、分析和管理。

機械電子軟啟動控制系統主要工作流程具體為，當控制系統受到開始命令后，系統首先進行自檢，傳感器檢測數據并傳給可編程控制器，之后調節電機分時空載啟動，輸送機主電機開始做啟動準備，當主電機由低速開始運行并按照用戶設定曲線開始加速時，機器設備松閘直到主電機開始正常運行，此時機器的冷卻系統、潤滑系統及電機功率自行檢測。當機器負載軟停車時，可編程控制器調節變頻器的輸出頻率調節調速電機，通過速度合成使主電機緩慢減速為零，直至系統完全停車時，可編程控制器與主電機斷開并切斷調速電機的電源，此時系統工作結束。

3 機械電子軟啟動控制系統軟件設計

機械電子軟啟動控制系統采用了國際領先、可靠性強的可編程控制器作為核心，以微型計算機作為上位機來控制整個系統。在硬件配套設施完善的情況下，就需要根據用戶的直接需求，對 可編程控制器和計算機進行軟件程序的設定編寫，來作為軟啟動控制系統運行的媒介。軟件程序設計的好壞，直接影響著帶式輸送機工作運行的穩定性、可靠性及效率。

3.1 可編程控制器的程序設計

可編程控制器作為軟啟動控制系統的核心，其程序設計方案主要是根據控制系統主要功能及控制系統流程圖來實現的，采用結構簡單、方便直觀的梯形圖來表示。

3.2 上位機軟件系統的程序設計

上位機軟件系統的程序設計涉及用戶界面設計及數據處理、硬件接口通訊兩大部分內容，要想保證機械電子軟啟動控制系統的良好運作，必須將上位機的用戶界面設計和接口通訊兩方面完美結合。

當今計算機軟件信息技術高速發展，Microsoft Visual Basic軟件在大規模通信控制、信息管理系統等方面具有出色的表現，是一款理想的開發工具。而匯編語言程序具有執行速度高、目標代碼高效緊湊等特點，在硬件的程序設計中也有著不可替代的作用。因此，機械電子軟啟動系統的上位機結合以上兩款軟件的優點，利用Microsoft Visual Basic軟件來設計用戶界面和數據處理，利用匯編語言程序來設計接口模塊，將兩者的優點合二為一，從而實現了其他編程軟件都無法達到的優化效果。

上位機軟件系統的主界面為簡單明了的圖形界面，包含了控制系統中的常用功能，設置了系統的菜單欄、工具欄、控制欄、數據分析欄、系統狀態欄等內容，為用戶提供了一個友好、形象、快捷的人機交互環境。

4 結論

在我國產業化高速發展的背景下，大功率傳輸機械設備的啟動控制系統無法滿足用戶的需求，無法實現真正的軟啟動控制要求。雖然造價昂貴的CST控制系統能夠有效地解決機械設備軟啟動問題，但其高昂的造價和復雜的結構根本無法適應我國的國情，得不到普及。而機械電子軟啟動結合裝置不僅能夠有效解決機械設備的軟啟動問題，還具有造價低、結構簡單、維護方便等特點，真正做到了從用戶的實際需求出發，因此它將在我國得到大范圍的推廣，在我國日后的機械設備運行中起到舉足輕重的作用。

參考文獻

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[2]劉混舉，李寶成，等.機械電子式軟啟動裝置控制系統設計[J].太原理工大學學報，2002，33（1）：44-46.

作者簡介：周厚樵，1998年5月出生，男，安徽淮南人，本科，研究方向：機械工程。