機(jī)械控制下軟啟動(dòng)裝置設(shè)計(jì)探究

摘 要：根據(jù)帶式輸送機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的要求，制定出了高效可靠的機(jī)電一體化軟啟動(dòng)控制方案。該裝置以傳感器作為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)檢測(cè)元件，以可編程控制器作為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的分析處理元件，以微型計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)來處理信息、數(shù)據(jù)的跟蹤、采集及記錄，以機(jī)械軟啟動(dòng)控制器作為具體實(shí)現(xiàn)裝置，并在此基礎(chǔ)上對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了軟件的設(shè)計(jì)、優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：機(jī)械電子;軟啟動(dòng);設(shè)計(jì)探究

引言

近些年來，帶式傳輸機(jī)憑借其連續(xù)、高效、運(yùn)行可靠及地形適應(yīng)力強(qiáng)等特點(diǎn)，在冶金、煤炭、采礦、港口、石油等行業(yè)中的作用日益凸顯，成為了粉散物料高效運(yùn)輸?shù)闹饕獧C(jī)械設(shè)備。我國學(xué)者針對(duì)帶式傳輸機(jī)的工作原理進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，然而仍然存在一些如傳動(dòng)效率低、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。尤其是伴隨現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)帶式傳輸機(jī)的要求正逐步向大功率、大運(yùn)量、大傾角、高帶速的方向發(fā)展。由于帶式傳輸機(jī)經(jīng)常高負(fù)載運(yùn)行，其啟動(dòng)、運(yùn)行及停動(dòng)過程中存在諸多問題，因此，十分有必要研究開發(fā)傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)簡單、性能優(yōu)良、維護(hù)方便、安全平穩(wěn)的機(jī)械電子軟啟動(dòng)裝置控制系統(tǒng)，它可以使帶式傳輸機(jī)在高負(fù)載情況下實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的逐步啟動(dòng)，達(dá)到平穩(wěn)運(yùn)行，安全停動(dòng)的要求。

1 機(jī)械電子軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)組成

機(jī)械電子軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)總體由上位計(jì)算機(jī)、變頻器、可編程控制器（PLC）等組成，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的維護(hù)，可將變頻器、可編程控制器等統(tǒng)一安裝在控制柜內(nèi)。將異步電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，最終控制帶式傳輸機(jī)。

控制系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)為主，可編程控制器為輔。控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)完成后，計(jì)算機(jī)將控制程序裝載到可編程控制器，計(jì)算機(jī)作為控制主機(jī)，主要負(fù)責(zé)對(duì)可編程控制器程序的在線修改、數(shù)據(jù)采集、處理及控制輸出等，而可編程控制器主要負(fù)責(zé)處理大量循環(huán)動(dòng)作。

2 機(jī)械電子軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)流程

機(jī)械電子軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)流程是指控制系統(tǒng)在收到運(yùn)行信號(hào)后，自動(dòng)對(duì)帶式傳輸機(jī)進(jìn)行的一系列調(diào)控，包括帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、驗(yàn)帶、軟停車等，完全根據(jù)用戶的設(shè)定及要求來實(shí)現(xiàn)。要想完成控制系統(tǒng)流程的一系列操作，對(duì)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)也提出了要求，因此系統(tǒng)選用了高可靠性能的可編程控制器作為控制中心。當(dāng)控制系統(tǒng)工作時(shí)，可編程控制器根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，通過控制變頻器輸出來調(diào)控調(diào)速電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，使其按照設(shè)定達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)速。之后微型計(jì)算機(jī)根據(jù)可編程控制器的數(shù)據(jù)分析對(duì)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行跟蹤、分析和管理。

機(jī)械電子軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)主要工作流程具體為，當(dāng)控制系統(tǒng)受到開始命令后，系統(tǒng)首先進(jìn)行自檢，傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)并傳給可編程控制器，之后調(diào)節(jié)電機(jī)分時(shí)空載啟動(dòng)，輸送機(jī)主電機(jī)開始做啟動(dòng)準(zhǔn)備，當(dāng)主電機(jī)由低速開始運(yùn)行并按照用戶設(shè)定曲線開始加速時(shí)，機(jī)器設(shè)備松閘直到主電機(jī)開始正常運(yùn)行，此時(shí)機(jī)器的冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)及電機(jī)功率自行檢測(cè)。當(dāng)機(jī)器負(fù)載軟停車時(shí)，可編程控制器調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率調(diào)節(jié)調(diào)速電機(jī)，通過速度合成使主電機(jī)緩慢減速為零，直至系統(tǒng)完全停車時(shí)，可編程控制器與主電機(jī)斷開并切斷調(diào)速電機(jī)的電源，此時(shí)系統(tǒng)工作結(jié)束。

3 機(jī)械電子軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

機(jī)械電子軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)采用了國際領(lǐng)先、可靠性強(qiáng)的可編程控制器作為核心，以微型計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)來控制整個(gè)系統(tǒng)。在硬件配套設(shè)施完善的情況下，就需要根據(jù)用戶的直接需求，對(duì) 可編程控制器和計(jì)算機(jī)進(jìn)行軟件程序的設(shè)定編寫，來作為軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行的媒介。軟件程序設(shè)計(jì)的好壞，直接影響著帶式輸送機(jī)工作運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性及效率。

3.1 可編程控制器的程序設(shè)計(jì)

可編程控制器作為軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)的核心，其程序設(shè)計(jì)方案主要是根據(jù)控制系統(tǒng)主要功能及控制系統(tǒng)流程圖來實(shí)現(xiàn)的，采用結(jié)構(gòu)簡單、方便直觀的梯形圖來表示。

3.2 上位機(jī)軟件系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

上位機(jī)軟件系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)涉及用戶界面設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理、硬件接口通訊兩大部分內(nèi)容，要想保證機(jī)械電子軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)的良好運(yùn)作，必須將上位機(jī)的用戶界面設(shè)計(jì)和接口通訊兩方面完美結(jié)合。

當(dāng)今計(jì)算機(jī)軟件信息技術(shù)高速發(fā)展，Microsoft Visual Basic軟件在大規(guī)模通信控制、信息管理系統(tǒng)等方面具有出色的表現(xiàn)，是一款理想的開發(fā)工具。而匯編語言程序具有執(zhí)行速度高、目標(biāo)代碼高效緊湊等特點(diǎn)，在硬件的程序設(shè)計(jì)中也有著不可替代的作用。因此，機(jī)械電子軟啟動(dòng)系統(tǒng)的上位機(jī)結(jié)合以上兩款軟件的優(yōu)點(diǎn)，利用Microsoft Visual Basic軟件來設(shè)計(jì)用戶界面和數(shù)據(jù)處理，利用匯編語言程序來設(shè)計(jì)接口模塊，將兩者的優(yōu)點(diǎn)合二為一，從而實(shí)現(xiàn)了其他編程軟件都無法達(dá)到的優(yōu)化效果。

上位機(jī)軟件系統(tǒng)的主界面為簡單明了的圖形界面，包含了控制系統(tǒng)中的常用功能，設(shè)置了系統(tǒng)的菜單欄、工具欄、控制欄、數(shù)據(jù)分析欄、系統(tǒng)狀態(tài)欄等內(nèi)容，為用戶提供了一個(gè)友好、形象、快捷的人機(jī)交互環(huán)境。

4 結(jié)論

在我國產(chǎn)業(yè)化高速發(fā)展的背景下，大功率傳輸機(jī)械設(shè)備的啟動(dòng)控制系統(tǒng)無法滿足用戶的需求，無法實(shí)現(xiàn)真正的軟啟動(dòng)控制要求。雖然造價(jià)昂貴的CST控制系統(tǒng)能夠有效地解決機(jī)械設(shè)備軟啟動(dòng)問題，但其高昂的造價(jià)和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)根本無法適應(yīng)我國的國情，得不到普及。而機(jī)械電子軟啟動(dòng)結(jié)合裝置不僅能夠有效解決機(jī)械設(shè)備的軟啟動(dòng)問題，還具有造價(jià)低、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便等特點(diǎn)，真正做到了從用戶的實(shí)際需求出發(fā)，因此它將在我國得到大范圍的推廣，在我國日后的機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中起到舉足輕重的作用。

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作者簡介：周厚樵，1998年5月出生，男，安徽淮南人，本科，研究方向：機(jī)械工程。