PLC在斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

邵曉宇

摘 要：斗輪堆取料機(jī)是現(xiàn)代化工業(yè)中用于物料裝卸的高效設(shè)備工具，被廣泛的應(yīng)用于大型港口、碼頭、鋼鐵廠、水泥廠、冶金礦場(chǎng)、儲(chǔ)煤場(chǎng)、發(fā)電廠等散料（煤、砂石、焦炭、礦石）存儲(chǔ)料場(chǎng)的堆取作業(yè)；斗輪堆取料機(jī)作業(yè)時(shí)有很強(qiáng)的規(guī)律性，可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，其控制的方式有手動(dòng)、自動(dòng)和半自動(dòng)，PLC在斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)中起到了很大的作用，可以降低機(jī)械故障率，使機(jī)械運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性能較高，本文就PLC在斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用做出簡(jiǎn)要的分析，進(jìn)一步提高斗輪堆取料機(jī)的工作效率。

關(guān)鍵詞：PLC；斗輪堆取料機(jī)；控制系統(tǒng)；應(yīng)用

引言：隨著我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)化的快速發(fā)展和工業(yè)需求，對(duì)斗輪堆取料機(jī)的控制系統(tǒng)也在不斷的更新，PLC系統(tǒng)可以很大程度上提高斗輪堆取料機(jī)的工作效率，還可以保證其運(yùn)行狀態(tài)正常，可以根據(jù)實(shí)際堆取作業(yè)狀況進(jìn)行編程邏輯控制，伴隨著信息化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展創(chuàng)新，PLC系統(tǒng)不再局限于邏輯控制，而是在運(yùn)動(dòng)控制和過(guò)程控制領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用，并且在工業(yè)化生產(chǎn)控制領(lǐng)域被廣泛的利用，可以滿足工業(yè)化生產(chǎn)需求及客戶個(gè)體要求。

1 PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展

PLC是可編程邏輯控制器，在二十世紀(jì)六十年代由美國(guó)開發(fā)并推廣，進(jìn)而取代了傳統(tǒng)的繼電器控制裝置，在不斷的發(fā)展開發(fā)過(guò)程中，得到了很大的進(jìn)步和完善，從邏輯控制到運(yùn)動(dòng)控制再到過(guò)程控制，很快得到世界各地工業(yè)化生產(chǎn)的認(rèn)可，適用于鋼鐵、化工、石油、電力、建材、機(jī)械制造等行業(yè)領(lǐng)域，并在自動(dòng)化領(lǐng)域占有重要的地位；PLC以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算及順序的控制，通過(guò)數(shù)字的輸入和輸出進(jìn)一步控制各類機(jī)械設(shè)備運(yùn)行或生產(chǎn)過(guò)程，在相同的I/O點(diǎn)數(shù)系統(tǒng)中，PLC系統(tǒng)則較其他系統(tǒng)成本低，大約可以節(jié)省40%的成本支出，PLC使用的軟件和硬件設(shè)施都是通用軟件，，維護(hù)作業(yè)比較方便，且一個(gè)PLC的控制可以接幾千個(gè)I/O點(diǎn)，最多可以達(dá)到8000多個(gè)I/O點(diǎn)數(shù)，在進(jìn)幾年的工業(yè)化生產(chǎn)需求中，PLC在我國(guó)的應(yīng)用范圍在不斷的增長(zhǎng)，隨著我國(guó)自動(dòng)化水平的不斷提高，PLC的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)充的優(yōu)點(diǎn)是開發(fā)成本低，控制系統(tǒng)穩(wěn)定，可根據(jù)被控制對(duì)象的屬性及功能進(jìn)行特定編程控制，維護(hù)成本低且維護(hù)方便，在未來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，也會(huì)保持著高速增長(zhǎng)趨勢(shì)。

2 斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展

斗輪堆取料機(jī)是在小型斗輪挖掘機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，是堆放和取料相結(jié)合的軌道式散料專用裝卸設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)是堆取能力大，料場(chǎng)占地面積小，操作方便等，從而被大范圍的使用，斗輪堆取料機(jī)在大型的儲(chǔ)料場(chǎng)中運(yùn)用率在不斷的增加，為了更好的完成堆取作業(yè)，提高堆取作業(yè)效率，就要不斷的研究與開發(fā)斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)，從繼電器控制裝置到PLC控制系統(tǒng)的生成及應(yīng)用，是通過(guò)大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，不斷的完善系統(tǒng)的可操作性能，實(shí)現(xiàn)操作的安全性和可靠性，提高其工作效率，節(jié)省勞動(dòng)力，改善現(xiàn)有的勞動(dòng)環(huán)境，采用PLC控制系統(tǒng)完成工業(yè)化生產(chǎn)作業(yè)。

3 斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)中PLC的工作原理

斗輪堆取料機(jī)一般設(shè)有一個(gè)電氣室、一個(gè)司機(jī)室、一個(gè)變壓器室，通過(guò)在司機(jī)室的操作平臺(tái)完成對(duì)被控制對(duì)象的控制操作，觀察操作信號(hào)指示，可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)及半自動(dòng)化操作方式；PLC操作系統(tǒng)在被控制對(duì)象操作過(guò)程中其主要功能是實(shí)現(xiàn)信息的采集并進(jìn)行手動(dòng)及半自動(dòng)操作、監(jiān)視工藝基本參數(shù)、實(shí)時(shí)檢測(cè)和顯示設(shè)備運(yùn)作狀態(tài)、執(zhí)行監(jiān)控動(dòng)作。

3.1大車走停和回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)工作原理

大車走停系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)系統(tǒng)都是通過(guò)可調(diào)速的變頻電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)作業(yè)的，機(jī)械操作人員可以在司機(jī)室內(nèi)直接操作，實(shí)現(xiàn)命令開關(guān)，根據(jù)實(shí)際物料的運(yùn)輸狀況調(diào)節(jié)大車的運(yùn)行速度、或前進(jìn)或倒退，然后在可控角度范圍內(nèi)進(jìn)行回轉(zhuǎn)作業(yè)操控。

3.2斗輪、皮帶控制系統(tǒng)工作原理

斗輪控制系統(tǒng)和皮帶控制系統(tǒng)在工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，主要服務(wù)于生產(chǎn)取料，通過(guò)斗輪取出的物料落入機(jī)械的皮帶上，再由皮帶的角度及回轉(zhuǎn)范圍計(jì)算將物料輸送到目的地，完成工業(yè)物料的運(yùn)輸。

3.3俯仰控制系統(tǒng)工作原理

在斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)中，俯仰控制系統(tǒng)是以液壓為主流，再通過(guò)PLC中的模擬量輸出模塊將正負(fù)10V的電壓信號(hào)按照比例放大再通過(guò)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)給液壓比例電磁閥，電磁閥會(huì)根據(jù)電壓的浮動(dòng)來(lái)逐漸提升，進(jìn)而逐漸打開，利用液壓系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是可以減少有機(jī)械運(yùn)作中的沖擊帶來(lái)的負(fù)面影響，提高機(jī)械設(shè)備的利用率，保證機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.4半自動(dòng)控制系統(tǒng)工作原理

通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提高，PLC的計(jì)算數(shù)據(jù)也不斷的在提高，半自動(dòng)化操作系統(tǒng)也越來(lái)越先進(jìn)，利用PLC將走停編碼器采集的距離信息、回轉(zhuǎn)和俯仰編碼器采集的角度信息進(jìn)行精密的計(jì)算分析和處理，在司機(jī)室的觸摸屏上可以顯示，為斗輪堆取料機(jī)作業(yè)提高相應(yīng)的參數(shù)參考，然后在觸摸屏上設(shè)置對(duì)應(yīng)運(yùn)作參數(shù)，將行進(jìn)的距離、回轉(zhuǎn)的角度范圍都設(shè)置出來(lái)，傳入PLC后，通過(guò)CPU處理器進(jìn)行有效的處理后實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化控制作業(yè)的需求。

3.5人機(jī)界面系統(tǒng)控制工作原理

PLC對(duì)斗輪堆取料機(jī)會(huì)實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將有效的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分散，再經(jīng)過(guò)CPU處理器處理后，發(fā)出相關(guān)的指令使機(jī)械設(shè)備正常生產(chǎn)運(yùn)行，同時(shí)將當(dāng)前PLC狀態(tài)輸送到“共享數(shù)據(jù)塊”中，供觸摸屏顯示及操作等，在這期間，機(jī)械設(shè)備操作人員通過(guò)觸屏顯示器上顯示的數(shù)據(jù)、參數(shù)、曲線及各種工況畫面進(jìn)行操作、分析，將有用的數(shù)據(jù)報(bào)表及生產(chǎn)報(bào)表打印出來(lái)，提供給生產(chǎn)流線工作人員，保證人機(jī)合作協(xié)調(diào)。

4 PLC在斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

PLC在斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)中起到了很大的作用，其可以通過(guò)編程信息完成整個(gè)自動(dòng)化工藝的關(guān)鍵控制部分，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，提高斗輪堆取料機(jī)的作業(yè)效率，以下就PLC控制的關(guān)鍵部分進(jìn)行詳細(xì)分析。

4.1堆料程序控制

在堆料程序控制中，通過(guò)PLC對(duì)操作系統(tǒng)的編程控制，先將大車行進(jìn)預(yù)定堆料位置，將懸臂架角度設(shè)置在合理的堆料范圍內(nèi)，啟動(dòng)堆料程序，當(dāng)物料堆積到最大高度時(shí)，將大車行進(jìn)位置調(diào)整，懸臂架角度增大或?qū)冶奂茏笥乙苿?dòng)，一切調(diào)整好后再繼續(xù)堆料，依次操作直到將物料堆放完成，實(shí)現(xiàn)斗輪堆取料機(jī)的PLC控制作業(yè)。

4.2取料程序控制

在取料程序控制啟動(dòng)之前，先將大車行進(jìn)至取料位置，設(shè)置取料相關(guān)指令，將取料皮帶的速度和懸臂架的角度設(shè)置在規(guī)定數(shù)值范圍內(nèi)，然后按照正確的順序進(jìn)行啟動(dòng)控制，當(dāng)回轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)傳入司機(jī)室的控制面板上，操作人員應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行取料作業(yè)，根據(jù)取料的速度及進(jìn)度，對(duì)大車的行進(jìn)位置及懸臂架的角度進(jìn)行合理的調(diào)整，安全可靠的完成取料作業(yè)。

4.3位置信號(hào)檢測(cè)程序控制

對(duì)機(jī)械信號(hào)及儀表指示監(jiān)控，是通過(guò)PLC與電壓傳感器的編程終端之間的通訊數(shù)據(jù)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，采用可編程終端、斗輪堆取料機(jī)的作業(yè)狀態(tài)信號(hào)、報(bào)警信號(hào)及顯示器上的數(shù)據(jù)參數(shù)信號(hào)進(jìn)入可編程終端系統(tǒng)，實(shí)時(shí)對(duì)斗輪堆取料機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，保證機(jī)械設(shè)備運(yùn)行操作安全可靠。

4.4驅(qū)動(dòng)控制程序

驅(qū)動(dòng)控制程序裝置主要負(fù)責(zé)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)、傳送帶驅(qū)動(dòng)、斗輪上升或下降、回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)和電纜卷筒驅(qū)動(dòng)等，這些驅(qū)動(dòng)功能中還可以實(shí)現(xiàn)雙重保護(hù)措施，機(jī)械操作人員可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序控制機(jī)械運(yùn)行速度、懸臂架的回轉(zhuǎn)角度及物料運(yùn)輸方向及速度，在緊急情況時(shí)可以采取制動(dòng)手段，保證斗輪堆取料機(jī)的作業(yè)安全及人員安全。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，PLC在斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)中有著重要的作用，處于核心控制管理，通過(guò)與觸摸屏及半自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)合，利用人力進(jìn)行半自動(dòng)操作，實(shí)現(xiàn)了斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性及安全性，并節(jié)省了大量的勞動(dòng)力，提高工作效率，為工業(yè)化生產(chǎn)自動(dòng)化行業(yè)提供了有利的保障。

參考文獻(xiàn)

[1]劉雅臣.張庭亮.斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品.2014（02）：152.