機械控制下軟啟動裝置設(shè)計探究

摘 要：根據(jù)帶式輸送機對控制系統(tǒng)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(xiàn)場數(shù)據(jù)檢測元件，以可編程控制器作為現(xiàn)場數(shù)據(jù)的分析處理元件，以微型計算機作為上位機來處理信息、數(shù)據(jù)的跟蹤、采集及記錄，以機械軟啟動控制器作為具體實現(xiàn)裝置，并在此基礎(chǔ)上對該系統(tǒng)進(jìn)行了軟件的設(shè)計、優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：機械電子;軟啟動;設(shè)計探究

引言

近些年來，帶式傳輸機憑借其連續(xù)、高效、運行可靠及地形適應(yīng)力強等特點，在冶金、煤炭、采礦、港口、石油等行業(yè)中的作用日益凸顯，成為了粉散物料高效運輸?shù)闹饕獧C械設(shè)備。我國學(xué)者針對帶式傳輸機的工作原理進(jìn)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(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。尤其是伴隨現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)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(fā)展。由于帶式傳輸機經(jīng)常高負(fù)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(fā)傳動效率高、結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)簡單、性能優(yōu)良、維護方便、安全平穩(wěn)的機械電子軟啟動裝置控制系統(tǒng)，它可以使帶式傳輸機在高負(fù)載情況下實現(xiàn)整個系統(tǒng)的逐步啟動，達(dá)到平穩(wěn)運行，安全停動的要求。

1 機械電子軟啟動控制系統(tǒng)組成

機械電子軟啟動控制系統(tǒng)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(xiàn)對控制系統(tǒng)的維護，可將變頻器、可編程控制器等統(tǒng)一安裝在控制柜內(nèi)。將異步電動機作為執(zhí)行機構(gòu)，最終控制帶式傳輸機。

控制系統(tǒng)以計算機為主，可編程控制器為輔。控制系統(tǒng)軟件設(shè)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(fù)責(zé)對可編程控制器程序的在線修改、數(shù)據(jù)采集、處理及控制輸出等，而可編程控制器主要負(fù)責(zé)處理大量循環(huán)動作。

2 機械電子軟啟動控制系統(tǒng)流程

機械電子軟啟動控制系統(tǒng)流程是指控制系統(tǒng)在收到運行信號后，自動對帶式傳輸機進(jìn)行的一系列調(diào)控，包括帶式輸送機的啟動、運行、驗帶、軟停車等，完全根據(jù)用戶的設(shè)定及要求來實現(xiàn)。要想完成控制系統(tǒng)流程的一系列操作，對控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計也提出了要求，因此系統(tǒng)選用了高可靠性能的可編程控制器作為控制中心。當(dāng)控制系統(tǒng)工作時，可編程控制器根據(jù)現(xiàn)場傳感器檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，通過控制變頻器輸出來調(diào)控調(diào)速電機運轉(zhuǎn)，使其按照設(shè)定達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)速。之后微型計算機根據(jù)可編程控制器的數(shù)據(jù)分析對現(xiàn)場參數(shù)進(jìn)行跟蹤、分析和管理。

機械電子軟啟動控制系統(tǒng)主要工作流程具體為，當(dāng)控制系統(tǒng)受到開始命令后，系統(tǒng)首先進(jìn)行自檢，傳感器檢測數(shù)據(jù)并傳給可編程控制器，之后調(diào)節(jié)電機分時空載啟動，輸送機主電機開始做啟動準(zhǔn)備，當(dāng)主電機由低速開始運行并按照用戶設(shè)定曲線開始加速時，機器設(shè)備松閘直到主電機開始正常運行，此時機器的冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)及電機功率自行檢測。當(dāng)機器負(fù)載軟停車時，可編程控制器調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率調(diào)節(jié)調(diào)速電機，通過速度合成使主電機緩慢減速為零，直至系統(tǒng)完全停車時，可編程控制器與主電機斷開并切斷調(diào)速電機的電源，此時系統(tǒng)工作結(jié)束。

3 機械電子軟啟動控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

機械電子軟啟動控制系統(tǒng)采用了國際領(lǐng)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(tǒng)。在硬件配套設(shè)施完善的情況下，就需要根據(jù)用戶的直接需求，對 可編程控制器和計算機進(jìn)行軟件程序的設(shè)定編寫，來作為軟啟動控制系統(tǒng)運行的媒介。軟件程序設(shè)計的好壞，直接影響著帶式輸送機工作運行的穩(wěn)定性、可靠性及效率。

3.1 可編程控制器的程序設(shè)計

可編程控制器作為軟啟動控制系統(tǒng)的核心，其程序設(shè)計方案主要是根據(jù)控制系統(tǒng)主要功能及控制系統(tǒng)流程圖來實現(xiàn)的，采用結(jié)構(gòu)簡單、方便直觀的梯形圖來表示。

3.2 上位機軟件系統(tǒng)的程序設(shè)計

上位機軟件系統(tǒng)的程序設(shè)計涉及用戶界面設(shè)計及數(shù)據(jù)處理、硬件接口通訊兩大部分內(nèi)容，要想保證機械電子軟啟動控制系統(tǒng)的良好運作，必須將上位機的用戶界面設(shè)計和接口通訊兩方面完美結(jié)合。

當(dāng)今計算機軟件信息技術(shù)高速發(fā)展，Microsoft Visual Basic軟件在大規(guī)模通信控制、信息管理系統(tǒng)等方面具有出色的表現(xiàn)，是一款理想的開發(fā)工具。而匯編語言程序具有執(zhí)行速度高、目標(biāo)代碼高效緊湊等特點，在硬件的程序設(shè)計中也有著不可替代的作用。因此，機械電子軟啟動系統(tǒng)的上位機結(jié)合以上兩款軟件的優(yōu)點，利用Microsoft Visual Basic軟件來設(shè)計用戶界面和數(shù)據(jù)處理，利用匯編語言程序來設(shè)計接口模塊，將兩者的優(yōu)點合二為一，從而實現(xiàn)了其他編程軟件都無法達(dá)到的優(yōu)化效果。

上位機軟件系統(tǒng)的主界面為簡單明了的圖形界面，包含了控制系統(tǒng)中的常用功能，設(shè)置了系統(tǒng)的菜單欄、工具欄、控制欄、數(shù)據(jù)分析欄、系統(tǒng)狀態(tài)欄等內(nèi)容，為用戶提供了一個友好、形象、快捷的人機交互環(huán)境。

4 結(jié)論

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

參考文獻(xiàn)

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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。