港口傳送機(jī)械PLC控制設(shè)計(jì)

王福軍

（日照港集團(tuán)嵐山港務(wù)有限公司，山東 日照 276800）

帶式傳送機(jī)械是重要的港口裝卸機(jī)械，是用連續(xù)運(yùn)動(dòng)的無端輸送帶輸送貨物的機(jī)械。輸送帶繞過傳動(dòng)、改向、張緊等滾筒，并支承在許多托輥上。工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)滾筒，通過傳動(dòng)滾筒和輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運(yùn)動(dòng)，將帶上的貨物運(yùn)送到卸載地點(diǎn)。應(yīng)用最廣的一種帶式輸送機(jī)為膠帶輸送機(jī)，是用膠帶作輸送帶。不同的膠帶寬度和襯墊層數(shù)形成不同的規(guī)格，膠帶帶寬達(dá)3000mm。長(zhǎng)距離輸送時(shí)，為了提高輸送帶的拉伸強(qiáng)度，采用夾鋼繩芯膠帶，輸送距離可超過10km。

為了加強(qiáng)港口傳送機(jī)械的工作效率，設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用于港口傳送機(jī)械控制終端。PLC是可編程邏輯控制的簡(jiǎn)稱，是計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。傳統(tǒng)的傳送帶控制系統(tǒng)，都是采用接觸繼電器控制系統(tǒng)。而基礎(chǔ)繼電器控制系統(tǒng)的接線比較復(fù)雜，抗干擾的能力也較差，容易發(fā)生因基礎(chǔ)不良而造成故障。PLC系統(tǒng)具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)和編程簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制技術(shù)應(yīng)用在港口傳送機(jī)械中，達(dá)到質(zhì)的飛躍。

PLC的系統(tǒng)構(gòu)成主要包括基本單元、擴(kuò)展單元、相關(guān)設(shè)備和工業(yè)軟件?；締卧傅氖强刂葡到y(tǒng)CPU，存儲(chǔ)器、基本的輸入/輸出節(jié)點(diǎn)和電源。擴(kuò)展單元包括I/O模塊、模擬I/O模塊、通信模塊和特殊功能模塊。設(shè)備則包括編程設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、人機(jī)操作界面等，軟件則是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制功能而開發(fā)的相關(guān)配套程序。

1 傳送帶控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

港口傳送帶的負(fù)載壓力一般比較大，煤炭、糧食作物、微小集裝箱等都有可能成為傳送帶的應(yīng)載負(fù)載。因此在港口傳送帶的設(shè)計(jì)中，采用4條皮帶運(yùn)輸，分別用4臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)使用。

控制啟動(dòng)，先啟動(dòng)1條皮帶機(jī)，經(jīng)過短時(shí)間延遲，再次啟動(dòng)第2個(gè)電動(dòng)機(jī)，短時(shí)延遲后會(huì)啟動(dòng)第3個(gè)電動(dòng)機(jī)，當(dāng)某條皮帶發(fā)生故障時(shí)，該皮帶機(jī)及前面的皮帶機(jī)應(yīng)該立即停止裝貨物，針對(duì)這種功能，設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)應(yīng)該具備以下功能。

（1）單動(dòng)循環(huán)和往返循環(huán)應(yīng)該連鎖控制。如果單動(dòng)被觸發(fā)，則循環(huán)功能不能被啟用，反之，如果循環(huán)功能被觸發(fā)，則單動(dòng)的功能需要被抑制。

（2）單動(dòng)控制只能在手動(dòng)模式中打開。

（3）如果1#皮帶出現(xiàn)故障，則2#皮帶必須停止，此時(shí)可以使用3#皮帶運(yùn)行，當(dāng)故障解除之后，復(fù)位，再次按“啟動(dòng)”按鈕，此時(shí)啟動(dòng)1#機(jī)，2#啟動(dòng)完畢之后，再延時(shí)啟動(dòng)3、4#機(jī)。

（4）如果發(fā)生短路故障，故障解除，按“復(fù)位”按鈕，故障鎖存復(fù)位，未循環(huán)啟動(dòng)按鈕/旋轉(zhuǎn)單動(dòng)按鈕，皮帶不會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。

（5）循環(huán)控制的過程，如果某臺(tái)皮帶失敗，則其上游設(shè)備不能啟動(dòng)，下游則保持運(yùn)行狀態(tài)。

（6）設(shè)定聲音、光報(bào)警，光警報(bào)解除。

（7）集中控制按鈕需要在任意控制時(shí)刻，都保持良好的使用狀態(tài)。

控制系統(tǒng)面板如圖1所示。

圖1 控制面板

2 控制系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計(jì)

在應(yīng)用的過程中，首先要做的是對(duì)PLC進(jìn)行選型，考慮的因素包括PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等。需要滿足功能要求、保證可靠性、維護(hù)方便，擁有最佳的性價(jià)比。選擇了相應(yīng)的PLC控制器，需要在硬件上進(jìn)行線路連接，電氣控制的主線路圖如圖2所示。

圖2 電氣控制連線圖

控制系統(tǒng)需要控制4臺(tái)傳動(dòng)機(jī)運(yùn)行，需要4個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn)；控制系統(tǒng)的運(yùn)行和停止需要2個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)，如果傳送帶的4個(gè)點(diǎn)發(fā)生故障，需要有故障信號(hào)的輸入。其中，M1～M4分別是傳送裝置的4個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，Q位置為繼電器輸出，I位置為節(jié)點(diǎn)輸入位。

設(shè)計(jì)港口傳送帶PLC軟件是另一個(gè)重要的內(nèi)容。在設(shè)計(jì)開端，首先要解決的是步序控制，因?yàn)樨浳镌趥魉蛶系膫魉瓦^程是一個(gè)漸進(jìn)過程，步序控制主要分為單序列控制、選擇序列控制和并行序列控制3種。設(shè)計(jì)軟件時(shí)，首先需要對(duì)PLC進(jìn)行編程處理，利用初始化脈沖控制使傳輸帶正傳和反轉(zhuǎn)復(fù)位，當(dāng)傳送物料在原點(diǎn)并且按下啟動(dòng)按鈕的時(shí)候，開始啟動(dòng)系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)和傳輸帶的安裝按照要求進(jìn)行，整個(gè)過程有明顯的動(dòng)作，可以運(yùn)用步指令和復(fù)位指令得到順序功能圖，指令控制如圖3所示，控制軟件可以幫助對(duì)傳送帶的工作過程進(jìn)行監(jiān)控，也能對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)流程進(jìn)行調(diào)速處理。

3 系統(tǒng)調(diào)試

PLC的運(yùn)轉(zhuǎn)方式和通用的計(jì)算機(jī)存在一定區(qū)別，因此利用PLC設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的過程也不同，PLC在港口機(jī)械的應(yīng)用存在自己的特點(diǎn)，在PLC控制系統(tǒng)植入港口傳送裝置之后，需要根據(jù)一定的步驟進(jìn)行調(diào)試處理。調(diào)試首先要確定控制對(duì)象，隨后選擇PLC型號(hào)，在確定硬件電路和軟件設(shè)計(jì)后，進(jìn)行在線模擬的測(cè)試，對(duì)不符合要求的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和檢修。

圖3 系統(tǒng)指令控制

在實(shí)際的港口傳送帶裝置中，PLC需要和傳送帶變頻器進(jìn)行通信。通信規(guī)格必須在變頻器的初始化中進(jìn)行設(shè)定，如果沒有進(jìn)行初始化設(shè)定或者有一個(gè)錯(cuò)誤的設(shè)定，則數(shù)據(jù)不能傳輸，港口傳送帶就得不到相應(yīng)的指令。根據(jù)上述的系統(tǒng)總體分析和軟件設(shè)計(jì)，港口傳送帶的整體包括變頻器模塊、PLC模塊、編程器模塊、RS-485、電動(dòng)機(jī)、傳送帶、連接線。PLC結(jié)合變頻器植入港口傳送帶，可以提高港口機(jī)械的使用可靠性。

4 結(jié)語

本文從PLC控制系統(tǒng)的原理出發(fā)，對(duì)港口傳送機(jī)械內(nèi)的軟件和硬件分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)整體系統(tǒng)進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，PLC控制系統(tǒng)和變頻器的使用可以增強(qiáng)港口傳送機(jī)械的工作效率。目前，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的大力發(fā)展，未來的研究應(yīng)該著眼于人工智能和PLC控制系統(tǒng)的聯(lián)合應(yīng)用。

[1]李立鮑.港口機(jī)械電氣安全控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].黑龍江科學(xué)，2017.130-131.

[2]鄭玉龍,張玉蓮.基于PLC的海洋鉆井平臺(tái)鉆桿傳送機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程，2014.51-54.