淺談PLC及變頻器技術(shù)的帶式輸送機控制

朱遠才

（云浮技師學院，廣東云浮，527300）

1 帶式輸送機結(jié)構(gòu)和基本組成

1.1 帶式輸送機配套的硬件系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

帶式輸送機是一種摩擦驅(qū)動以連續(xù)方式運輸物料的機械。主要由機架、輸送帶、托輥、滾筒、張緊裝置、傳動裝置等組成。它可以將物料在一定的輸送線上，從最初的供料點到最終的卸料點間形成一種物料的輸送流程。它既可以進行碎散物料的輸送，也可以進行成件物品的輸送。除進行純粹的物料輸送外，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過程的要求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運輸線。

膠帶輸送機又稱皮帶輸送機，輸送帶根據(jù)摩擦傳動原理而運動，適用于輸送易于掏取的粉狀、粒狀、小塊狀的低磨琢性物料及袋裝物料，如煤、碎石、砂、水泥、化肥、糧食等。膠帶輸送機可在環(huán)境溫度-20℃至+40℃范圍內(nèi)使用，被送物料溫度小于60℃。其機長及裝配形式可根據(jù)用戶要求確定，傳動可用電滾筒，也可用帶驅(qū)動架的驅(qū)動裝置。

1.2 帶式輸送機和PLC系統(tǒng)的適配性

計算機CPU選擇Qo2CPU和PROFIBUS-DP主/從CPU來分配集中式LF任務(wù)。主PLC輸入模塊選擇4個16點，8個32點，QX40和QX41數(shù)字輸入模塊，1個16點輸入模塊和輸出模塊連接器選擇QJ6LBTL模塊作為Q6P-A2的電源。

1.3 集控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及變頻機器的參數(shù)設(shè)定

CC-Link網(wǎng)絡(luò)用于中央控制系統(tǒng)，CC-Link網(wǎng)絡(luò)由PLC控制箱的主站、PLC控制箱的主站、PLC通過CC-Link單位.其中ACS800系列逆變器是我公司生產(chǎn)的一種高性能逆變器，它采用直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）技術(shù)，并結(jié)合多種先進的制造工藝。交流電機直接轉(zhuǎn)矩控制是一種較好的電機控制方法，它可以直接控制交流電機的所有基本參數(shù)。PLC作為主控制器，負責將數(shù)據(jù)傳輸?shù)桨踩\行狀態(tài)，并從傳感器、變頻器、皮帶機并將各種運行參數(shù)發(fā)送給PLC進行數(shù)據(jù)處理。帶式輸送機的運行方式可分為獨立運行和聯(lián)鎖運行，獨立運行的頻率通過PLC通過模擬信號發(fā)送給兩個逆變器運行時，PLC根據(jù)外部設(shè)定和運行的數(shù)據(jù)，將運行頻率反饋給變頻器的主電機。轉(zhuǎn)速等，使從機能及時根據(jù)差值進行校正，從而實現(xiàn)兩電機轉(zhuǎn)速和功率平衡的同步電機的各種旋轉(zhuǎn)狀態(tài)、電流、故障等。

2 PLC及變頻器在帶式輸送機中的運用策略

2.1 硬件設(shè)計貼合PLC系統(tǒng)要求

首先硬件設(shè)計要在操作臺上考慮PLC系統(tǒng)的控制路線和機理。例如，控制單元操作模式下的選擇開關(guān)有5個檔位：鎖定、就地、維修、集中控制和一個操作。在閉鎖塊中，PLC處于非安全運行狀態(tài)，同時控制執(zhí)行力和系統(tǒng)隔離。在局部換檔時，司機在操作臺上控制該帶式輸送機的啟停，均達到有效的故障保護。在檢查和修理一個類似于本地齒輪的齒輪時，只需拆下除拉線開關(guān)外的所有外部故障保護功能。在集中控制裝置中，帶式輸送機根據(jù)煤流的原理，根據(jù)帶式輸送機的前進和后退，通過輸入連接點或通訊網(wǎng)絡(luò)，通過集中控制實現(xiàn)倒流煤，煤流電機，停止，操作按鈕無效，緊急停止按鈕有效：在慢檔，類似于國產(chǎn)齒輪，只需去掉防滑保護，本實用新型使用主要用于皮帶、硫化帶、輸送帶等的檢修狀態(tài)，通過操作臺各外部裝置的啟動按鈕和停止裝置，使駕駛員能獲得保護功能。外部故障通過設(shè)備驅(qū)動。

其次，該系統(tǒng)主要由信號采集系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)、電機驅(qū)動系統(tǒng)組成，信號采集系統(tǒng)主要采集電機的開關(guān)狀態(tài)、開關(guān)量帶式輸送機的滑動、跑偏、縱向撕裂等。信號處理系統(tǒng)主要負責現(xiàn)場信號的計算和顯示，由英飛凌IVC1系列PLC控制器和WK系列觸摸屏組成。電機驅(qū)動系統(tǒng)主要由兩個V196系列逆變器、兩個旁路逆變器和一個回路組成，以保證變頻系統(tǒng)的故障不影響設(shè)備的運行。

從軟件的角度出發(fā)，選擇以PLC和變頻器技術(shù)為核心的帶式輸送機控制系統(tǒng)作為D型控制系統(tǒng)。該方案將帶式輸送機控制系統(tǒng)分為上位機程序和下位機程序兩部分。前者包括通信模塊、信號采集模塊、數(shù)據(jù)庫模塊和顯示接口模塊。后者由觸摸屏、數(shù)字通信處理量、工作模式選擇等模塊組成。通過構(gòu)建上述軟件結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)對變頻器的啟動/停止/故障控制、向變頻器發(fā)送轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩信號等功能。讀取變頻器的狀態(tài)值/實際值，調(diào)整變頻器的參數(shù)值。

2.2 變頻控制軟件接受頻路

在PLCJ技術(shù)和變頻控制軟件介入運用的方案中，主傳動帶采用頭、尾一路驅(qū)動，頭、尾兩個電機同時進行負載。雖然變頻器在電機選型上有一定的一致性，但在實際應(yīng)用中，電機、滾筒、減速機在材料、工藝等方面都存在誤差，許多電機很難與傳動系統(tǒng)的特點完全一致，導致各傳動鼓的牽引力不均勻，負載分布不均勻。兩臺變頻器之間的通信實現(xiàn)了速度同步，但PLC控制系統(tǒng)仍需要外部控制。當系統(tǒng)通電時，系統(tǒng)根據(jù)每個開關(guān)位置設(shè)置標記位置，然后選擇流量進行事故停止信號的判斷，并在事故停止完成時進行設(shè)備啟動前進行。啟動前，如果啟動前的時間不超過規(guī)定的時間，可以根據(jù)煤流的倒轉(zhuǎn)方向直接向主設(shè)備發(fā)送啟動命令根據(jù)煤流動方向的倒轉(zhuǎn)此時，系統(tǒng)中的所有設(shè)備都將沿煤流方向依次延時停機。

2.3 上位機程序更新

主機程序選擇WK系列觸摸屏。實現(xiàn)了對帶式輸送機全過程運行狀態(tài)的在線監(jiān)測，保護了帶式輸送機的運行，并設(shè)定了一些參數(shù)。數(shù)據(jù)在線監(jiān)測功能：主要實現(xiàn)帶式輸送機保護裝置、電流、頻率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、線速度、電機溫度、軸承溫度在帶式輸送機運行過程中顯示溫度等數(shù)據(jù)。參數(shù)設(shè)置和運行功能：實現(xiàn)帶式輸送機的啟停控制，設(shè)置各保護參數(shù)，運行參數(shù)。總之，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)已不能滿足廣大生產(chǎn)廠家的需求，生產(chǎn)廠家必須引進先進的控制技術(shù)。PLC和變頻技術(shù)改進了現(xiàn)有的帶式輸送機控制系統(tǒng)，提高了生產(chǎn)效率，保證了帶式輸送機的安全穩(wěn)定運行。從而減少了工作過程中的故障發(fā)生。

3 帶式輸送機控制系統(tǒng)的改造升級

3.1 驅(qū)動系統(tǒng)的軟件控制

通過研究發(fā)現(xiàn)，可控驅(qū)動技術(shù)、液力偶合器驅(qū)動技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)、粘彈性流體傳動技術(shù)是常用的驅(qū)動方式。帶式輸送機.CST可控傳動，主要優(yōu)點是起動效果穩(wěn)定，傳動效率高，具有綜合保護功能，調(diào)速范圍寬等。值得注意的是，由于CST可控驅(qū)動器的體積過大，給安裝和維護帶來了許多不便。本實用新型具有啟動時間短、能量平衡率高、結(jié)構(gòu)簡單、環(huán)境適應(yīng)性強、使用壽命長的優(yōu)點。然而，該設(shè)備并不是專門為輸送帶設(shè)計的。因此，在使用中存在一些錯誤。變頻調(diào)速系統(tǒng)具有負載適中、傳動平衡率可控等優(yōu)點。粘性流體；傳熱系統(tǒng)；應(yīng)用；工業(yè)性能；控制

3.2 保護系統(tǒng)的監(jiān)測控制

在實際調(diào)查過程中，筆者發(fā)現(xiàn)，輸送機的工作環(huán)境、強度、正常運行等因素對其影響很大，甚至導致設(shè)備故障。因此，帶式輸送機必須配備適當?shù)母叨缺Ｗo傳感器，以減少和避免帶式輸送機運行中出現(xiàn)的問題。通常，溫度傳感器、旋轉(zhuǎn)線圈、速度傳感器等的保護對帶式輸送機系統(tǒng)具有保護作用。在輸送帶的傳動裝置中增設(shè)噴水管和溫度傳感器保護裝置，實現(xiàn)了在輸送帶噴水管.將旋轉(zhuǎn)線圈埋入帶式輸送機系統(tǒng)中，通過對帶式輸送機斷帶信號的采集和磁場變化的檢測，可以對斷帶故障進行分析判斷。速度傳感器安裝在傳送帶上，如果傳送帶的運行速度太大，它將停止工作。