皮帶運輸機PLC控制與設計

翟艷偉 陳磊

（平煤股份一礦，河南 平頂山 467000）

當膠帶機出現故障時在計算機的控制界面上可以看到是什么故障，及時的進行維修，并將這些故障記錄下來，當有故障發出報警的時候，聲光報警會持續報警，要結束報警的時候按下復位按鈕可以通過遠程控制停止報警。

一、控制要求

（一）原煤系統工藝流程：

當檢查好各設備正常情況后，按下啟動按鈕，電磁振動給煤機向一條或兩條皮帶供料，原煤經溜槽、皮帶運輸機和刮板運輸機，向振動篩供料，之后，分級作業開始工作。當某設備需要臨時檢修時按下手動停止按鈕，該設備之前的設備按順序停止后該設備停止。又當某設備出現意外緊急停車時，按下手動緊急按鈕，此設備及其之前的設備同時緊急停止，并發出報警信號。在中控室設置組態監控系統，其主要功能是負責和現場的PLC通信，實時監測整個系統的運行情況，并記錄數據以供分析。（1）系統通電，當按下自動順序啟動按鈕后，首先啟動振動篩，當達到PLC 定時器所設置的延時時間后，刮板運輸機和皮帶運輸機先后開始工作。（2）給煤機將煤料輸出，后續設備依次負載運行，各檢測器件將檢測信號傳遞到PLC，由其進行邏輯運算并通過輸出口輸出對設備的執行信號。（3）系統處于自動運行狀態時，若傳感器檢測到的信號超出安全設定值時，系統會發出報警信號并依次停車。（4）系統處于開動狀態時，若其設備發生意外情況，手動停車并將該設備的允許信號置0，此單體設備之前應該停車的設備開始停止。

（二）系統控制方案的確定：

所謂原煤系統的正常運行過程，就是指原煤經皮帶機、刮板運輸機后能順利進入振動篩。原煤系統分為執行機構、信號檢測機構、控制機構三大部分，具體為：（1）執行機構：執行機構是一組皮帶機、給煤機、刮板運輸機、振動篩組成，它們用將原煤運輸到下道工序，由多臺電機組成，電機只運行于啟、停兩種工作狀態。（2）信號檢測機構：在系統控制過程中，需要檢測的信號包括電機電流、過載信號、皮帶機跑偏、打滑、斷裂信號和原煤量檢測信號。原煤量檢測信號是主要反饋信號。另外，報警信號反映系統是否正常運行，電機是否過流，皮帶刮板是否正常。（3）控制機構：原煤控制系統一般安裝在控制柜中，包括供煤控制器（PLC 系統）和電控設備兩個部分。供料控制器是整個供料控制的核心。供料控制器直接對系統中的啟動、停止、報警信號進行采集，對來自人機接口和通訊接口的數據信息進行分析，實施控制算法，得出執行機構的控制方案，通過接觸器對執行機構進行控制。根據本供料系統的結構，考慮到自動控制方式的先進性、穩定性、可靠性和連續不停運行的特點，提出如下方案：（1）為該供料系統配置一臺PLC，分別控制這個系統在正常運料狀態和出現意外狀態下的運行。（2）為該PLC 編制運行程序，以保證每個單體設備按生產工藝的要求自動運行。（3）選取相關傳感器與PLC 連接，實時監測設備是否正常運行。

（三）新系統特點：

增加了原煤運輸的安全保護措施，保護了設備的安全性和系統的安全性。（2）增加了運輸系統的可靠性，原煤運輸處于工藝流程的最前端，其穩定性，可靠性，直接影響到生產的控制質量。PLC 用軟件替代大量的繼電接觸器，外部僅剩下與輸入輸出有關的少數硬件元件，且PLC 采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，因此可用于有預干擾的生產現場。減少了運輸系統的經濟開支。運輸使用PLC 作為控制系統的核心，可以節省大量的費用。因此復雜的控制系統使用PLC 后，可以減少大量的繼電接觸器、開關柜，減少了人工現場操作。

二、控制要求

正常啟動和故障啟動電動機和電磁振動給煤機都要用到SET 指令，因為在正常停止時要讓電動機和電磁振動給煤機復位剛好對應用RST 指令。正常停止根據停止順序TD、M1、M2、M3、M4 來劃分步，沒一步都要用到RST 指令使電動機與電磁振動給煤機信號置0為OFF 停止指令，完成回到起始步。與一般人工操作相比較，采用PLC 來控制開、停車：（1）節約大量的硬件設備，PLC 用軟件替代大量的繼電接觸器，外部僅剩下與輸入和輸出有關的少數硬件元件，且PLC 采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，因此可用于這種強烈干擾的工業現場。

三、PLC 的選型

PLC 是整個供料控制系統的核心，它要完成對系統中所有輸入信號的采集、所有輸出單元的控制以及對外的數據交換。因此我們在選擇PLC 時，要考慮PLC 的指令執行速度、指令豐富程度、內存空間、通訊接口及協議、帶擴展模塊的能力和編程軟件的方便與否等方面的因素。三菱FX2N、FX0N 可編程控制器的功能比較強大，可分為基本指令、步進梯形指令、應用指令。該可編程序控制器是電源+CPU+輸入輸出+程序存儲器（RAM）的單元型可編程控制器。其主機稱為基本單元，為主機備有可擴展其輸入輸出點的“擴展單元（電源+I/O）”和“擴展模塊（I/O）”，此外，還可連接擴展設備，用于特殊控制。由于本原煤系統控制設備相對較少，因此選用三菱FX2N。它結構緊湊、價格低廉、可靠性高、可擴展性好，具有豐富的通信指令。

四、系統調試

輸入程序。按前面介紹的程序輸入方法，用手持式編程器（或計算機）正確輸入程序。靜態調試。按系統接線圖正確接好輸入設備，進行PLC 的模擬靜態調試，并通過計算機監視，觀察是否與控制要求一致，否則檢查并修好，調試程序，直至指示正確。動態調試。按接線圖正確連好輸出設備，進行系統的動態調試，先調試手動程序，后調試自動程序，觀察指示燈能否按控制要求動作，并通過計算機監視，觀察其是否與控制要求一致，否則，檢查線路或修改程序，直至指示燈能按控制要求動作。

結束語：

供料控制系統一般由PLC、電氣執行機構和上位機組成。電氣執行機構負責控制的具體實施，它從PLC 接收控制命令，然后相關的接觸器接點閉合或斷開，電路導通，設備獲得動力繼而進行動作。如果單體設備故障，操作人員可以通過控制面板來進行緊急停車，也可對設備進行手動停車操作。PLC是實現自動控制的核心，所有自動控制內容都通過對它的編程實現。供料系統設備較多，且重復，通過對PLC 的編程來實現諸多設備的控制使得電氣接線簡單許多。