皮帶機(jī)液壓自動(dòng)張緊裝置的優(yōu)化

盧智峰

摘 要：張緊裝置是皮帶機(jī)的重要組成部分，保證張緊力的穩(wěn)定是皮帶機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，對(duì)張緊裝置的優(yōu)化能夠保證輸送機(jī)的正常工作。主要介紹了PLC在皮帶機(jī)自動(dòng)張緊裝置中的應(yīng)用，利用PLC通過(guò)外部液壓泵站等執(zhí)行部件動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)膠帶運(yùn)行過(guò)程中的張力，以節(jié)約能耗，延長(zhǎng)膠帶的使用壽命。

關(guān)鍵詞：PLC；皮帶機(jī)；結(jié)構(gòu)配置；程序化

中圖分類(lèi)號(hào)：TH222 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.19.100

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，皮帶機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。張緊裝置作為皮帶機(jī)的重要組成部分，是保證皮帶機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)必不可少的重要部件，它的性能直接影響皮帶機(jī)整機(jī)的工作能力。而液壓張緊是當(dāng)下比較常用的調(diào)節(jié)運(yùn)行皮帶張力的裝置，它是由液壓泵站、測(cè)力傳感器、油缸、滑輪和膠管等部件組成。利用PLC編程可以高效、快速地為液壓張緊裝置提供自動(dòng)化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作和遠(yuǎn)程通信，進(jìn)而為實(shí)現(xiàn)無(wú)人化工作創(chuàng)造條件。

1 基本配置和控制要求

整個(gè)液壓張緊系統(tǒng)功能主要是靠泵站的調(diào)節(jié)運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而泵站主要是由電機(jī)、油泵、電磁閥和液控單向閥等組成。在系統(tǒng)正常工作時(shí)，皮帶機(jī)集控系統(tǒng)向張緊裝置提供“啟車(chē)”和“正常運(yùn)行”2個(gè)接點(diǎn)信號(hào)，待張緊裝置反饋“可以啟動(dòng)主機(jī)”信號(hào)后才能啟動(dòng)主電機(jī)。當(dāng)主電機(jī)啟動(dòng)，皮帶機(jī)達(dá)到正常運(yùn)行狀態(tài)后，要向張緊裝置發(fā)出“正常運(yùn)行”信號(hào)；當(dāng)張緊裝置發(fā)生故障后，要向皮帶機(jī)集控系統(tǒng)發(fā)出“故障”信號(hào)，這時(shí)皮帶機(jī)應(yīng)停車(chē)檢査。

在皮帶機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中，需要依靠PLC編程實(shí)現(xiàn)以下控制要求：①皮帶機(jī)啟動(dòng)和正常運(yùn)行時(shí)，可在膠帶特性參數(shù)范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)張力。機(jī)器啟動(dòng)時(shí)，張緊力應(yīng)為正常運(yùn)行時(shí)的1.2～1.5倍；工作穩(wěn)定后，液壓自動(dòng)張緊裝置即按預(yù)定程序自動(dòng)工作，保證膠帶在理想狀態(tài)下運(yùn)行。②快速響應(yīng)膠帶張力變化緩沖，有效消除膠帶啟動(dòng)張力峰值，降低膠帶疲勞損壞程度，延長(zhǎng)膠帶使用壽命，避免斷帶事故的發(fā)生。③在膠帶正常工作拉力下，油栗不頻繁啟動(dòng)。④設(shè)置檢修和正常運(yùn)行時(shí)的操作按鈕，既可以自動(dòng)控制，也可以手動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)外圍設(shè)備的啟停控制。⑤與集控系統(tǒng)及時(shí)通信，既可實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓自動(dòng)張緊裝置的遠(yuǎn)程控制，又可單獨(dú)工作實(shí)現(xiàn)自檢和緊急停機(jī)。

2 電控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

電控系統(tǒng)主要是由隔爆電控箱、拉力傳感器、電磁閥、真空電磁起動(dòng)器和油泵等組成。PLC作為核心控制原件，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，并與皮帶機(jī)綜保系統(tǒng)通信。根據(jù)運(yùn)行和系統(tǒng)輸入、輸出控制點(diǎn)數(shù)的要求，選用美國(guó)通用的GE90-30 PLC控制系統(tǒng)，包含12點(diǎn)輸入、8點(diǎn)輸出，額定電壓為AC100～240 V。這樣既可以滿(mǎn)足張緊裝置電控箱127 V的工作電壓，又可以在調(diào)試外饋DC24 V的傳感器電源時(shí)使用220 V工頻電壓。因?yàn)橥獠啃枰獙⒗鞲衅鞯哪M量信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量信號(hào)，所以，選用KX1N-2AD-BD模擬量模塊輸入板，其轉(zhuǎn)換精度為12位。

PLC需要接收拉力傳感器采集的信號(hào)，通過(guò)比較判斷，為液壓泵站上的電機(jī)、電磁閥發(fā)出指令。而PLC作為電控系統(tǒng)的核心控制模塊，在編寫(xiě)程序時(shí)，需要考慮設(shè)置電源開(kāi)關(guān)的啟停顯示、手動(dòng)和自動(dòng)切換，以及油栗、電磁閥的啟停顯示。最后，

將輸出端設(shè)置為：Y0—電磁閥，Y1—油泵，Y2—主機(jī)啟動(dòng)，Y3—故障，Y4—自動(dòng)張緊，Y5—正常運(yùn)行。根據(jù)實(shí)際情況，如果液壓張緊裝置本身是由液壓絞車(chē)和油缸共同完成張緊動(dòng)作，則栗站上應(yīng)有多組電磁閥，輸出設(shè)置相應(yīng)增加電磁閥組的控制。圖1為FX1N-2AD-BD的接線示意圖，拉力傳感器采集的模擬量信號(hào)選擇2通道以4～20 mA標(biāo)準(zhǔn)電流方式送人，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)輸出控制。

3 模塊程序化

要處理拉力傳感器信號(hào)，如果采用0～10 V電壓信號(hào)輸入，則編程時(shí)選用M8112通道；如果采用4～20 mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸入，則編程時(shí)選擇M8113通道，具體程序如圖2所示。

PLC接收的信號(hào)是以0～2 000為基本范圍，如果系統(tǒng)中的數(shù)字量為4 000～20 000，則需要程序轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換方法如圖3所示。

根據(jù)設(shè)備所控制的皮帶機(jī)參數(shù)特性，設(shè)定K1為膠帶預(yù)張緊后至少需要達(dá)到的最小拉力值，K2為正常運(yùn)行時(shí)膠帶可以承受的張力最小值，K3為正常運(yùn)行時(shí)膠帶可以承受的張力最大值，拉力傳感器的反饋范圍選擇0～K4（kN），因此，0K4時(shí)，拉力傳感器范圍超限，提示故障。

綜合考慮以上條件后，再加人手動(dòng)操作旋鈕的輸入控制。這樣，PLC的程序編寫(xiě)就基本完成了，即可進(jìn)入具體調(diào)試階段。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在皮帶機(jī)液壓張緊裝置中，PLC發(fā)揮著很重要的作用。在皮帶機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，依靠PLC編程可實(shí)現(xiàn)液壓張緊裝置的手動(dòng)和自動(dòng)控制，為系統(tǒng)提供啟動(dòng)、運(yùn)行、停機(jī)時(shí)不同張力的變化反饋，做到動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)皮帶張力，使膠帶在理想狀態(tài)下運(yùn)行，從而節(jié)約能耗，延長(zhǎng)膠帶的使用壽命，降低意外事故發(fā)生的概率。與此同時(shí)，PLC也能夠提高皮帶機(jī)張緊裝置的效率，實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作和遠(yuǎn)程通信功能。于是，將PLC更廣泛地應(yīng)用到皮帶機(jī)張緊裝置中，可以進(jìn)一步提高我國(guó)的工業(yè)發(fā)展水平。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕