基于PLC的多皮帶順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

河南理工大學(xué)電氣工程與自動化學(xué)院軌道交通信號與控制系 金谷香 張宏偉

0 引言

皮帶輸送機(jī)具有輸送能力強(qiáng)，輸送距離遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)簡單易于維護(hù)等特點(diǎn)，可以方便地實(shí)行程序化控制和自動化操作①。運(yùn)用輸送帶的連續(xù)或間歇運(yùn)動來輸送100KG以下的物品或粉狀、顆狀物品，其運(yùn)行高速、平穩(wěn)，噪音低，并可以上下坡傳送。當(dāng)運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)或工藝較復(fù)雜時(shí)，往往采用多皮帶控制方式。常規(guī)多皮帶系統(tǒng)機(jī)一般采用同時(shí)啟?？刂品绞?，當(dāng)輸送距離遠(yuǎn)時(shí)，會有一部分電機(jī)空轉(zhuǎn)，增加能耗，增加較大的運(yùn)輸成本。因此，采用PLC控制多皮帶自動順序工作，可以大大節(jié)約能耗，提高效率②。

1 多皮帶物料輸送工藝原理

多皮帶物料輸送結(jié)構(gòu)及工作過程如圖1所示。A、B、C三條傳輸皮帶分別受M0、M1、M2三相異步電動機(jī)拖動，混合機(jī)由M3拖動，皮帶機(jī)電機(jī)功率為30kW，混合機(jī)電機(jī)功率為75kW。設(shè)備時(shí)序圖如圖1(b)所示。

圖1 多皮帶物料輸送結(jié)構(gòu)及時(shí)序圖

系統(tǒng)啟動時(shí)，先啟動混合機(jī)，混合機(jī)運(yùn)行后，再啟動皮帶A，延時(shí)15s啟動皮帶B，延時(shí)30S啟動皮帶C，延時(shí)時(shí)間可以根據(jù)實(shí)際工況調(diào)整。系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，先停皮帶C，15s后停皮帶B，30s后停皮帶B，最后停皮帶A和混合機(jī)③。

2 PLC控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)混合機(jī)電機(jī)采用直接啟動方式，容易產(chǎn)生過大的起動電流，對電網(wǎng)的沖擊較大，使電機(jī)繞組發(fā)熱從而嚴(yán)重影響電機(jī)壽命。軟起動器不僅能有效地限制起動電流，還能設(shè)置啟動電壓和啟動時(shí)間，從而平滑啟動電機(jī)。

本文采用軟啟動器驅(qū)動混合機(jī)，采用PLC作為控制器④，實(shí)現(xiàn)多條皮帶機(jī)及物料混合電機(jī)的協(xié)調(diào)控制。PLC采用西門子314C-2DP PLC，該P(yáng)LC屬于緊湊型PLC，CPU含有數(shù)字量I/O模塊，可以滿足基本控制要求，性價(jià)比較高。

根據(jù)控制要求，完成設(shè)備地址分配，如表1所示。

表1 設(shè)備地址分配表

PLC接口電路如圖2所示，使用PLC通過KA0、KA1、KA2和KA3控制三臺皮帶電機(jī)和混合機(jī)工作⑤。

圖2 PLC控制電路原理圖

皮帶機(jī)主回路如圖3所示。

圖3 皮帶機(jī)主電路及控制電路原理圖

混合機(jī)軟啟動控制電路如圖4所示。軟啟動器采用2線制接線方式，在2線控制方式下，KA3閉合，軟啟動器啟動運(yùn)行。若軟啟動器無故障，軟啟動器可編程繼電器R1A-R1C閉合，KM3得電，電機(jī)以軟啟動方式運(yùn)行。軟啟動結(jié)束時(shí)，軟啟動器可編程繼電器R2A-R2C閉合，KM4得電，電機(jī)旁路全壓運(yùn)行。

圖4 軟啟動器控制電路原理圖

圖5 系統(tǒng)總體框圖

3 PLC控制程序設(shè)計(jì)

首先，利用STEP7軟件新建工程項(xiàng)目，完成硬件組態(tài)。然后，利用使用LAD語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。皮帶機(jī)及物料混合控制流程如圖5所示。

4 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)綜合實(shí)際項(xiàng)目制作工作過程中各個(gè)部分的功能，結(jié)合PLC的工作原理，考慮到實(shí)際應(yīng)用情況，制作出的多皮帶順序控制系統(tǒng)采用了各皮帶分別延時(shí)啟動和停止的設(shè)計(jì)思路，避免了因按鈕按下后皮帶空轉(zhuǎn)所帶來的功耗，有效降低了皮帶系統(tǒng)傳送成本，提高了系統(tǒng)傳送效率。

引文

①薛士龍.電氣控制與可編程控制器[M].北京:電子工業(yè)出版社,2011.

②范國偉.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社,2013.

③祖磊磊.PLC技術(shù)在煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].機(jī)械管理開發(fā),2016(6):63-64.

④郁漢琪.可編程序控制器原理及應(yīng)用[M].北京:人民郵電出版社,2010.

⑤閻俊榮.PLC在皮帶運(yùn)輸機(jī)中的應(yīng)用[J].電氣時(shí)代,2002(5):34-34.