PLC在港口皮帶輸送系統(tǒng)節(jié)能控制中的應(yīng)用研究

摘?要：皮帶輸送是礦石和煤炭等散貨進行運輸?shù)闹匾ぞ撸恼聦LC集中控制系統(tǒng)展開了學術(shù)研究，總結(jié)了該系統(tǒng)的特點并對其應(yīng)用情況做出了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：皮帶輸送系統(tǒng);散裝貨物港口設(shè)備;PLC

一、 引言

一般情況下，皮帶輸送裝置在各個領(lǐng)域的使用效率都比較高，能夠應(yīng)用在建筑領(lǐng)域、港口、電力、冶煉、金屬冶煉、礦產(chǎn)開發(fā)等領(lǐng)域。在進行物料輸送的過程中大多需要使用多個皮帶裝置進行輸送作業(yè)，只有這樣才能夠很好地滿足物料輸送需求，在實際工作中又會經(jīng)常因為工況的影響，使得皮帶輸送裝置發(fā)生“殺雞用牛刀”的情況，這樣的行為既會損耗電機工作效率，同時又會造成大量的能源浪費現(xiàn)象。所以，在政府大力提倡節(jié)能減排的社會背景下，文章對皮帶運輸系統(tǒng)應(yīng)用過程中的節(jié)能技術(shù)進行了深入的研究，將某個港口中的2號皮帶運輸機當作主要研究對象，針對組態(tài)軟件、變頻器和PLC技術(shù)設(shè)計出了一整套全新的輸送電機調(diào)整頻率控制系統(tǒng)。此次研究的操作系統(tǒng)可以根據(jù)需要輸送物料的實際情況對電機輸出功率做出適度調(diào)整，達到控制皮帶運輸速度的目的，在運輸皮帶自身產(chǎn)生的負荷值較低時，操控系統(tǒng)就會自動的降低自身輸送頻率和作業(yè)效率;反之則提升自身的輸送速度和作業(yè)頻率。

二、 PLC集中控制系統(tǒng)的特點

（一）首先需要選用更加先進的設(shè)備控制器，保證系統(tǒng)的可靠性更高、時效性更好、對數(shù)據(jù)的處理速度更快;利用全分布式的系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)，保證內(nèi)系統(tǒng)在運行期間能夠具有更高水平的安全性;充分利用通訊網(wǎng)絡(luò)可靠性高、距離遠、速度快的特點，保證操控系統(tǒng)的可靠性;操作界面需要具備更高的簡便性，直觀友好且各方面的功能齊全;因為人機界面不但動態(tài)畫面形象逼真，同時還能夠以全中文的形式進行數(shù)據(jù)展示。在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上還能夠帶有監(jiān)視、報警、數(shù)據(jù)記錄以及安全機制確認的功能。

（二）適當減少布線工作的成本支出，因為使用遠距離的網(wǎng)絡(luò)進行通訊能夠保證布線工作變得更加便捷，同時還能夠游俠東阿減少電纜鋪設(shè)的使用量;同時這種通訊方式的維護手段簡單，實際運行費用消耗更低。

三、?PLC在港口皮帶輸送系統(tǒng)節(jié)能控制中的應(yīng)用

（一）總體方案

此次研究活動選擇的是“PLC+變頻器”方案設(shè)計，，這種方案具備的主要特征即為可擴展性良好且通信能力足夠強，可以利用遠程監(jiān)控系統(tǒng)對相關(guān)數(shù)據(jù)記性高效互換。利用PLC技術(shù)能夠有效代替運行期間的繼電器，僅需要使用少量的I/O端口就能夠做到可靠連接，這能夠在極大程度上簡化電路設(shè)置，縮小電控柜的實際尺寸，同時還能夠使后期的維護工作變得更加簡單。此次研究活動選用的運輸機利用PLC對設(shè)備中的變頻器進行系統(tǒng)控制，將PLC設(shè)置到設(shè)備的電控柜中，然后再利用上位機來進行實時監(jiān)控工作。

（二）總電路設(shè)計

系統(tǒng)中的主電路作用即為電機輸送足夠的動力，此次設(shè)計內(nèi)容中的主電路電壓實際等級約為380V，控制系統(tǒng)詳情如圖1所示：

在圖1中，KM8、KM9、KM11、KM12均屬于交流接觸器;FRI、FR2則是熱繼電器;QF1.QF2是空氣開關(guān);電機3-5與變頻源進行連接;電機3-4和工頻電源進行連接。為了防止設(shè)備中的變頻器在輸出功率的過程中接觸到交流電源，就需要保證變頻器能夠和電機I/O端做出正切的連接順序。因為變頻器的起停狀態(tài)需要使用操控面板進行，所以能夠有效控制變頻器自身產(chǎn)生的故障率;在上述過程中還需要將電機和接地端子進行接地工作，避免觸電現(xiàn)象發(fā)生。

（三）PLC選型

此次研究活動中采用的是西門子S7-200系列的PLC控制器，這種類型的控制器梯型較小并且屬于邏輯編程控制器，設(shè)備自身具有非常優(yōu)越的可擴展性，同時性價比也更高，最主要的因素是該設(shè)備的系統(tǒng)內(nèi)容非常完善，各項應(yīng)用功能十分豐富，更加適用于多種不同的自動化控制環(huán)境中。因為這種型號的控制器通信功能十分強大，能夠應(yīng)用在各種大規(guī)模的系統(tǒng)控制中，不僅其基本控制功能十分強大，同時其指令集能力也十分強大，編程難度低和通信功能豐富均屬于其強有力的優(yōu)勢所在。

（四）變頻器選型與設(shè)計

進行硬件設(shè)計工作時，不僅要注意PLC的選型工作，同時還需要主語對于變頻器信號方面的選擇。由于PLC輸送機設(shè)備中的電機調(diào)速控制能力需要憑借變頻器來實現(xiàn)操作，然后才能達到對于速度方面的調(diào)節(jié)控制作用。

（五）軟件設(shè)計

1.?編程軟件介紹

STEP7-Micro/WIN32屬于西門子為其同類產(chǎn)品S7-200所專門研制出的編程應(yīng)用軟件。利用STEP7-Micro/WIN32即可實現(xiàn)Windows操控平臺中的PLC車鞥需設(shè)計工作，同時還能夠?qū)LC的程序執(zhí)行情況進行監(jiān)控。因為PLC技術(shù)一直處于不斷進步的過程中，從而有效的帶動了STEP7-Mi cro/WIN32軟件編程功能的進一步完善，同時又提供了對應(yīng)的指令表、梯形圖以及功能塊圖這三種不同形式的程序編輯器，這就使得用戶的選用行為變得更加靈活。

2. 主程序設(shè)計

運行系統(tǒng)中各個結(jié)構(gòu)的管理者即為主程序系統(tǒng)，對于主程序設(shè)計工作而言，屬于進行軟件設(shè)計工作的第一個環(huán)節(jié)，并且系統(tǒng)在正式執(zhí)行PLC循環(huán)時還需要先對主程序進行掃描。一般情況下，主程序需要具備以下兩項功能：①首次進行掃描的過程中，主程序的初始化需要利用“復位”來執(zhí)行;②PLC選擇的循環(huán)掃描方式為利用子程序進行動作控制，這里的子程序主要包括控制、計時、選擇變頻速度、平均值以及電表等。

3.?子程序設(shè)計

系統(tǒng)中的子程序控制需要主程序?qū)ζ溥M行調(diào)控才能夠正常使用。文章對電機展開的研究活動即為控制全部系統(tǒng)中的各個子程序?！捌骄怠钡淖饔眉礊槿〉米兞烤?“電表”子程序需要和電能表進行通信作用;“模入/模出”需要進行模擬量轉(zhuǎn)換;“計時”需要對運行時間進行記錄;“保護”則需要在必要時進行報警;“控制”則需要完成變頻器的速度啟?？刂?“復位”主要用于對系統(tǒng)進行初始化處理。

（六）上位機監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計

1. 上位機監(jiān)控系統(tǒng)軟件組合

EB8000能夠利用PM綜合管理器開展形式集中 的畫面管理和開發(fā)工作，能夠模擬出更加現(xiàn)實的控制現(xiàn)場畫面，然后在進行人機之間的各種交互界面設(shè)計，一般情況下的組態(tài)控制步驟如下：構(gòu)建新新項目、完成初始化設(shè)計;對監(jiān)控畫面進行編輯，顯示出最終參數(shù);使用組態(tài)軟件對效果進行查看，然后在將最終畫面做出最后一步的調(diào)式。

2. 組態(tài)軟件選擇

相關(guān)技術(shù)人員需要保證組態(tài)軟件在其設(shè)計方面能夠與上位機具有的監(jiān)控系統(tǒng)進行協(xié)作的能力，同時還需要利用組態(tài)軟件來實現(xiàn)組合模塊的靈活選擇，然后再迅速的構(gòu)建出設(shè)備結(jié)構(gòu)中的上位機結(jié)構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)，這樣就能夠能加方便的對軟件和硬件進行聯(lián)通處理，進一步實現(xiàn)數(shù)據(jù)控制和數(shù)據(jù)采集工作。此次研究活動選擇Easy Bui lder 8000作為最終的監(jiān)視系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)工具，因為EB8000屬于新一代設(shè)計出的人機界面設(shè)計監(jiān)控軟件，能夠和MT6100觸摸顯示屏兼容且非常匹配。這樣就能夠更好的對在線和離線兩種不同的模擬功能做出調(diào)節(jié)控制，同時還能夠使程序的調(diào)試工作變得更加簡單，操作方式也更加便捷。

四、 結(jié)語

綜上所述，經(jīng)過對工作實踐的分析研究，針對PLC會給皮帶輸送機造成的控制影響做出了總結(jié)，同時對軟件、硬件設(shè)計以及系統(tǒng)整體控制進行了總結(jié)。根據(jù)節(jié)能方面的實際要求，對上位機、變頻器以及PLC等組成設(shè)備進行了變頻調(diào)速控制。這種類型的操控系統(tǒng)能夠根據(jù)相關(guān)設(shè)備形成的變頻調(diào)速系統(tǒng)做出有效調(diào)節(jié)。在上述基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)還能夠?qū)ζё陨淼膶嵤┴摵蓴?shù)據(jù)做出調(diào)節(jié)，保證電機頻率可以始終處于正常負荷狀態(tài)，用以達到節(jié)能降耗的最終追求。

參考文獻：

[1]王瑞.港口皮帶輸送系統(tǒng)中的PLC控制探討[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（9）：151.

[2]李保華.基于S7-400的港口皮帶機變速控制系統(tǒng)設(shè)計[J].中國水運（下半月），2017，17（6）：143-144.

[3]陸文通.PLC在皮帶輸送系統(tǒng)節(jié)能控制中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2019（3）：114-115，124.

[4]崔加彬，趙湘前.基于PLC技術(shù)的港口物料輸送控制系統(tǒng)的研發(fā)[J].科技致富向?qū)В?015（9）：229.

作者簡介：孫慶剛，龍口港集團有限公司。