PLC在港口皮帶輸送系統節能控制中的應用研究

摘?要：皮帶輸送是礦石和煤炭等散貨進行運輸的重要工具，文章對PLC集中控制系統展開了學術研究，總結了該系統的特點并對其應用情況做出了總結。

關鍵詞：皮帶輸送系統;散裝貨物港口設備;PLC

一、 引言

一般情況下，皮帶輸送裝置在各個領域的使用效率都比較高，能夠應用在建筑領域、港口、電力、冶煉、金屬冶煉、礦產開發等領域。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，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常因為工況的影響，使得皮帶輸送裝置發生“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象。所以，在政府大力提倡節能減排的社會背景下，文章對皮帶運輸系統應用過程中的節能技術進行了深入的研究，將某個港口中的2號皮帶運輸機當作主要研究對象，針對組態軟件、變頻器和PLC技術設計出了一整套全新的輸送電機調整頻率控制系統。此次研究的操作系統可以根據需要輸送物料的實際情況對電機輸出功率做出適度調整，達到控制皮帶運輸速度的目的，在運輸皮帶自身產生的負荷值較低時，操控系統就會自動的降低自身輸送頻率和作業效率;反之則提升自身的輸送速度和作業頻率。

二、 PLC集中控制系統的特點

（一）首先需要選用更加先進的設備控制器，保證系統的可靠性更高、時效性更好、對數據的處理速度更快;利用全分布式的系統控制結構，保證內系統在運行期間能夠具有更高水平的安全性;充分利用通訊網絡可靠性高、距離遠、速度快的特點，保證操控系統的可靠性;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畫面形象逼真，同時還能夠以全中文的形式進行數據展示。在上述內容的基礎上還能夠帶有監視、報警、數據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絡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節能控制中的應用

（一）總體方案

此次研究活動選擇的是“PLC+變頻器”方案設計，，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，可以利用遠程監控系統對相關數據記性高效互換。利用PLC技術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對設備中的變頻器進行系統控制，將PLC設置到設備的電控柜中，然后再利用上位機來進行實時監控工作。

（二）總電路設計

系統中的主電路作用即為電機輸送足夠的動力，此次設計內容中的主電路電壓實際等級約為380V，控制系統詳情如圖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;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需要使用操控面板進行，所以能夠有效控制變頻器自身產生的故障率;在上述過程中還需要將電機和接地端子進行接地工作，避免觸電現象發生。

（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，設備自身具有非常優越的可擴展性，同時性價比也更高，最主要的因素是該設備的系統內容非常完善，各項應用功能十分豐富，更加適用于多種不同的自動化控制環境中。因為這種型號的控制器通信功能十分強大，能夠應用在各種大規模的系統控制中，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勢所在。

（四）變頻器選型與設計

進行硬件設計工作時，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輸送機設備中的電機調速控制能力需要憑借變頻器來實現操作，然后才能達到對于速度方面的調節控制作用。

（五）軟件設計

1.?編程軟件介紹

STEP7-Micro/WIN32屬于西門子為其同類產品S7-200所專門研制出的編程應用軟件。利用STEP7-Micro/WIN32即可實現Windows操控平臺中的PLC車鞥需設計工作，同時還能夠對PLC的程序執行情況進行監控。因為PLC技術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. 主程序設計

運行系統中各個結構的管理者即為主程序系統，對于主程序設計工作而言，屬于進行軟件設計工作的第一個環節，并且系統在正式執行PLC循環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”來執行;②PLC選擇的循環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.?子程序設計

系統中的子程序控制需要主程序對其進行調控才能夠正常使用。文章對電機展開的研究活動即為控制全部系統中的各個子程序。“平均值”的作用即為取得變量均值;“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停控制;“復位”主要用于對系統進行初始化處理。

（六）上位機監控系統軟件設計

1. 上位機監控系統軟件組合

EB8000能夠利用PM綜合管理器開展形式集中 的畫面管理和開發工作，能夠模擬出更加現實的控制現場畫面，然后在進行人機之間的各種交互界面設計，一般情況下的組態控制步驟如下：構建新新項目、完成初始化設計;對監控畫面進行編輯，顯示出最終參數;使用組態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式。

2. 組態軟件選擇

相關技術人員需要保證組態軟件在其設計方面能夠與上位機具有的監控系統進行協作的能力，同時還需要利用組態軟件來實現組合模塊的靈活選擇，然后再迅速的構建出設備結構中的上位機結構監控系統，這樣就能夠能加方便的對軟件和硬件進行聯通處理，進一步實現數據控制和數據采集工作。此次研究活動選擇Easy Bui lder 8000作為最終的監視系統應用開發工具，因為EB8000屬于新一代設計出的人機界面設計監控軟件，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節控制，同時還能夠使程序的調試工作變得更加簡單，操作方式也更加便捷。

四、 結語

綜上所述，經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，同時對軟件、硬件設計以及系統整體控制進行了總結。根據節能方面的實際要求，對上位機、變頻器以及PLC等組成設備進行了變頻調速控制。這種類型的操控系統能夠根據相關設備形成的變頻調速系統做出有效調節。在上述基礎上，該系統還能夠對皮帶自身的實施負荷數據做出調節，保證電機頻率可以始終處于正常負荷狀態，用以達到節能降耗的最終追求。

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作者簡介：孫慶剛，龍口港集團有限公司。