基于PLC的皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)分析

王大鵬

[摘? ? 要]文章通過對PLC技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行分析，對其在皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了論述，提出了具體的應(yīng)用方法，進(jìn)行了明確的系統(tǒng)研發(fā)及設(shè)計(jì)策略研究，達(dá)到了提升皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行水平的效果，也解決了皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行中的問題，對于提高皮帶運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行效益具有重要意義。

[關(guān)鍵詞]PLC;皮帶運(yùn)輸機(jī);控制系統(tǒng)

[中圖分類號]TD528.1 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）09–000–02

[Abstract]At the present stage of the continuous development of automation technology in China， the application scope of belt conveyor equipment is expanding， and has been widely used in modern metallurgy， coal mine， building materials and other fields. Belt conveyor equipment is an efficient vehicle， and it is more environmentally friendly in the process of use， which meets the strategic needs of China's sustainable development. Compared with other transportation modes， the belt conveyor equipment has small power consumption， simple structure and stable operation， which can provide more convenience for the production of enterprises. Therefore， enterprises must strengthen the management of equipment. This paper analyzes and discusses the control system of belt conveyor based on PLC.

[Keywords]PLC; belt conveyor; control system

傳統(tǒng)的皮帶運(yùn)輸機(jī)設(shè)備在使用時(shí)存在較多的不足之處，不僅控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造難度比較大，而且運(yùn)行可靠性比較低。一旦設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障問題，難以對其進(jìn)行全面排除。將PLC技術(shù)應(yīng)用到設(shè)備控制系統(tǒng)中，可以提高設(shè)備的自動化運(yùn)行水平。隨著科技不斷發(fā)展，在進(jìn)行控制系統(tǒng)研發(fā)的過程中，自動化程度正在不斷提高，操作形式更加簡單快捷。且設(shè)備的功能也在不斷擴(kuò)展，在使用過程中不會對環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，能夠滿足各個(gè)行業(yè)的建設(shè)需求[1]。

1 PLC技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

PLC技術(shù)屬于可編程的儲存器，主要作用于內(nèi)部的儲存程序中，可以執(zhí)行用戶的指令，例如，順序控制和定時(shí)以及邏輯運(yùn)算等功能?？梢酝ㄟ^數(shù)字或模擬輸入和輸出控制的形式，對機(jī)械生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控和管理。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用形式比較靈活，整體的功率消耗比較低。如果需要對控制邏輯進(jìn)行修改，只需要對內(nèi)部的程序進(jìn)行修改，就可以對相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全部更改。在對輸入和輸出線路進(jìn)行修改時(shí)操作形式比較簡單，擴(kuò)展性能更好。這項(xiàng)技術(shù)是通過指令對電路進(jìn)行控制，每條指令的執(zhí)行速度都非常快。在進(jìn)行PLC定時(shí)器設(shè)計(jì)時(shí)，采用了半導(dǎo)體的集成電路，定時(shí)的精度比較高，涉及到的范圍更廣。用戶可以根據(jù)自身的需求進(jìn)行定時(shí)，不會受到外界因素的影響。采用PLC控制形式在進(jìn)行現(xiàn)場操作時(shí)，可以與PLC的控制邏輯同時(shí)運(yùn)行，因此可以縮短工程的建設(shè)周期[2]。

PLC技術(shù)融合了微電子技術(shù)，在進(jìn)行開關(guān)設(shè)置時(shí)采用了無觸點(diǎn)的設(shè)置形式，因此運(yùn)行可靠性更高。且這項(xiàng)技術(shù)存在自動診斷和監(jiān)控等功能，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自檢，并且對系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)信息進(jìn)行顯示。還可以對系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，為后期維護(hù)工作的開展提供了有效的數(shù)據(jù)支持。PLC屬于語言編程，在使用的過程中更加簡便。操作人員可以在更短的時(shí)間學(xué)會相應(yīng)的指令，并對其進(jìn)行操作。在進(jìn)行PLC技術(shù)應(yīng)用時(shí)，輸入接口可以與開關(guān)進(jìn)行直接連接，輸出開關(guān)能夠滿足一般的控制需求，具備驅(qū)動荷載的功能。其中的光電耦合器件可以對干擾信號進(jìn)行屏蔽，內(nèi)部還存在抗干擾裝置，能夠保證運(yùn)行的可靠性[3]。

2 基于PLC的皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)研發(fā)和設(shè)計(jì)方法

2.1 明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

以我國某一蔗糖廠的皮帶運(yùn)輸機(jī)設(shè)備為例，在對控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中需要滿足完整性的設(shè)計(jì)要求。要保證設(shè)計(jì)完成的皮帶運(yùn)輸機(jī)設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)能夠滿足蔗糖廠生產(chǎn)的各項(xiàng)要求，還要提高設(shè)備的運(yùn)行可靠性。避免設(shè)備在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)故障問題，對蔗糖廠的正常生產(chǎn)產(chǎn)生不良影響。在對控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中還要保證設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用能夠滿足經(jīng)濟(jì)性的要求，需要提高設(shè)備的性價(jià)比，并且簡化操作形式。在我國工業(yè)化發(fā)展不斷加快的現(xiàn)階段，蔗糖廠在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)已經(jīng)引進(jìn)了一些新型的技術(shù)和工藝。因此在對控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要滿足發(fā)展性的要求，需要對功能進(jìn)行擴(kuò)展，才能提高設(shè)備的應(yīng)用效用。皮帶運(yùn)輸機(jī)設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)對蔗糖廠的生產(chǎn)安全存在重要的影響，因此要對控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并且對其進(jìn)行全方位的控制和管理，才能提高系統(tǒng)的運(yùn)行安全。需要對系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面記錄，并且對其進(jìn)行系統(tǒng)性的分析和儲存[4]。

2.2 優(yōu)化系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

應(yīng)用PLC技術(shù)進(jìn)行硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要做好器件的選型。在進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，器件屬于設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，能夠?qū)ο到y(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生真實(shí)的反映。要對器件生產(chǎn)商的資質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的審核，還要從指令系統(tǒng)和CPU性能以及物理結(jié)構(gòu)等方面對型號進(jìn)行具體的選擇。其中CPU性能需要符合用戶的使用需求。在進(jìn)行通信系統(tǒng)建設(shè)的過程中要對系統(tǒng)的功能進(jìn)行拓展。在進(jìn)行系統(tǒng)研發(fā)的過程中可以在端口區(qū)域預(yù)留20%左右的空間，為后續(xù)各項(xiàng)工作的開展提供有效支持。在對通信功能進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要根據(jù)用戶的需求，結(jié)合系統(tǒng)的運(yùn)行要求，選擇合適的通信技術(shù)，還要對按鈕和故障開關(guān)的設(shè)置數(shù)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制。在對硬件設(shè)備進(jìn)行選擇的過程中，主要存在空氣開關(guān)、傳感器以及異步電機(jī)等設(shè)備類型[5]。

傳感器設(shè)備在使用的過程中，主要是利用紅外線的掃描，獲得相應(yīng)的信號。根據(jù)設(shè)備自身的運(yùn)行原理轉(zhuǎn)換成電能的形式，從而實(shí)現(xiàn)各種類型的操作，完成相應(yīng)的功能。異步電機(jī)設(shè)備在使用的過程中不存在特殊的需求，即使選擇普通的三相異步電機(jī)，也可以滿足設(shè)計(jì)的要求。在進(jìn)行空氣開關(guān)設(shè)計(jì)的過程中，系統(tǒng)機(jī)組的額定電壓必須小于空氣開關(guān)的額定電壓。在對負(fù)載電流進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要小于控制開關(guān)的超載設(shè)定電流。在進(jìn)行熱繼電器設(shè)備和接觸器設(shè)備選擇時(shí)，要根據(jù)額定電壓和操作頻率對其進(jìn)行具體的選擇，還要做好設(shè)備的應(yīng)用管理。在進(jìn)行皮帶運(yùn)輸機(jī)設(shè)備的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，還包括電動機(jī)等設(shè)備，因此在對設(shè)備進(jìn)行選擇的過程中需要注意各項(xiàng)設(shè)備的抗電磁干擾性能等指標(biāo)[6]。

2.3 優(yōu)化系統(tǒng)控制邏輯

在皮帶運(yùn)輸機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)下，保護(hù)裝置的信號顯示為正常，說明設(shè)備已經(jīng)準(zhǔn)備好運(yùn)行。運(yùn)行信號發(fā)出之后，設(shè)備可以正常啟動。設(shè)備在啟動的過程中會發(fā)出相應(yīng)的警示信息，提醒現(xiàn)場的工作人員。設(shè)備運(yùn)行之后，如果出現(xiàn)故障問題，也會發(fā)出警報(bào)或者故障停機(jī)信號，并且進(jìn)行自診斷。診斷完成之后，可以實(shí)現(xiàn)故障的報(bào)錯。如果設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)下，多條皮帶存在聯(lián)合使用的情況，需要先打開末端設(shè)備，再逐級向前打開設(shè)備。在對其進(jìn)行關(guān)機(jī)時(shí)，要先關(guān)閉前端的設(shè)備，然后逐級向后關(guān)停設(shè)備。例如在進(jìn)行皮帶運(yùn)輸機(jī)設(shè)備使用的過程中，操作人員設(shè)置運(yùn)行模式之后，要通過控制臺下達(dá)相應(yīng)的指令。核心動力驅(qū)動機(jī)組負(fù)載平穩(wěn)之后，系統(tǒng)會進(jìn)入預(yù)先設(shè)置的控制模式。如果在運(yùn)行的過程中需要緊急停車，可以由操作人員啟動急停按鈕，運(yùn)輸機(jī)設(shè)備會立即停止運(yùn)行。如果設(shè)備在運(yùn)行的過程中存在傳送系統(tǒng)堵塞和傳送帶位移超標(biāo)等情況時(shí)，操作人員也要進(jìn)行緊急停車。

2.4 加強(qiáng)系統(tǒng)元件的保護(hù)

皮帶運(yùn)輸機(jī)設(shè)備在運(yùn)行的過程中，每隔一段距離要設(shè)置拉繩保護(hù)開關(guān)，防止出現(xiàn)緊急情況導(dǎo)致設(shè)備的停機(jī)。在設(shè)備的機(jī)頭和機(jī)尾區(qū)域要設(shè)置兩級的跑偏開關(guān)，檢測皮帶是否處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。如果皮帶出現(xiàn)了偏離等情況，系統(tǒng)會發(fā)出報(bào)警信號，嚴(yán)重偏離情況下會導(dǎo)致設(shè)備的停機(jī)。在設(shè)備的機(jī)頭設(shè)置打滑開關(guān)之后，可以對運(yùn)行速度進(jìn)行自動化的控制，也可以檢測皮帶在運(yùn)行期間是否存在打滑等現(xiàn)象。在前后級之間，要選用無源干觸點(diǎn)信號，對系統(tǒng)的功能進(jìn)行完善。如果設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，信號始終保持關(guān)閉的狀態(tài)，這樣可以對設(shè)備的控制系統(tǒng)進(jìn)行全面的保護(hù)。進(jìn)行皮帶運(yùn)輸機(jī)設(shè)備的控制系統(tǒng)研發(fā)存在較高的要求，必須保證系統(tǒng)各個(gè)部件的穩(wěn)定運(yùn)行，才能降低故障問題的發(fā)生概率。利用PLC運(yùn)行程序?qū)ζ溥M(jìn)行集中化的控制，可以保證傳送帶輸送系統(tǒng)能夠嚴(yán)格按照工作順序完成啟動或其他功能。

在設(shè)備開始運(yùn)行之后，系統(tǒng)的編程控制系統(tǒng)會自動啟動，確保機(jī)組能夠正常運(yùn)行。如果要結(jié)束輸送，系統(tǒng)可以啟動應(yīng)急開關(guān)或電氣開關(guān)。輸送系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時(shí)，可以按照預(yù)先設(shè)計(jì)的間隔順序，讓接觸器的線圈穩(wěn)定主回路的運(yùn)行狀態(tài)，確保其他功能能夠正常啟動。如果系統(tǒng)存在超載或超負(fù)荷電流等異常現(xiàn)象，專用的低壓保護(hù)電氣元件可以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在進(jìn)行PLC技術(shù)使用的過程中，可以對系統(tǒng)進(jìn)行集中的檢測和控制。PC機(jī)設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)信息可以直接傳輸?shù)娇删幊痰目刂破髦?。在對?shù)據(jù)信息進(jìn)行對照之后，可以執(zhí)行可編程控制器的程序，并且對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。確保機(jī)組能夠始終按照預(yù)先設(shè)定的要求保持正常的運(yùn)行狀態(tài)。在對每個(gè)階段的運(yùn)行動態(tài)進(jìn)行管理時(shí)，主要存在手動控制和自動控制以及半自動控制等形式。在對設(shè)備運(yùn)行過程中的所有參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄之后，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息可以滿足生產(chǎn)實(shí)際要求，就可以正常啟動設(shè)備。

2.5 微機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在對微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行需求，帶動各個(gè)組件進(jìn)行工作，從而滿足遠(yuǎn)距離的傳輸要求。在進(jìn)行PLC技術(shù)應(yīng)用的過程中，建設(shè)的控制系統(tǒng)可以選擇動力，驅(qū)動整個(gè)機(jī)組進(jìn)行啟動、停止，還存在手動控制等功能。整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)都處于更加精確的控制形態(tài)下。在進(jìn)行控制系統(tǒng)建設(shè)的過程中，主要包含了電氣調(diào)試箱和控制臺以及其他部件。這些部件組合成的控制系統(tǒng)整體性更強(qiáng)。在運(yùn)行的過程中，各個(gè)構(gòu)件相互配合、相互影響。即使設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)異常情況，例如存在物料的堵塞等現(xiàn)象，可以通過安全元件顯示信號，保證設(shè)備的運(yùn)行安全。在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，需要嚴(yán)格按照系統(tǒng)的運(yùn)行需求選擇相應(yīng)的元器件，并且對電氣元件進(jìn)行正確的設(shè)置，還要提高連接的可靠性。

3 結(jié)束語

綜上所述，皮帶運(yùn)輸機(jī)設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)屬于重要的控制和反饋系統(tǒng)，能夠保證設(shè)備工作性能的穩(wěn)定，并且提高運(yùn)行的效率，對我國工業(yè)化的發(fā)展具有重要意義。將PLC技術(shù)融合到這項(xiàng)設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可以對控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化，滿足用戶的個(gè)性化需求。并且對系統(tǒng)的元件進(jìn)行保護(hù)，降低信號干擾問題的發(fā)生概率。尤其是報(bào)警信號的設(shè)置，可以幫助管理人員及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)輸時(shí)存在的各項(xiàng)問題，提高了設(shè)備的自動化運(yùn)行水平，促進(jìn)了相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。

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