淺談圓型混勻式堆取料機電氣設計方案

張曉友

（北方重工集團有限公司 遼寧 沈陽 110027）

1 設計原則及方案

圓料場刮板式混勻堆取料機分為堆料機和取料機相對獨立的兩個部分，但兩設備都是圍繞同一中心柱運動，上機電源、聯絡信號共用一個集電環。堆取料機的動力電源類型一般為為交流380V，它是由料場附近的低壓變電所（一般現場稱為原料配電站）送到地坑內的動力接線箱，再經中心柱到集電器，由集電器再分送到堆料機和取料機。堆取料機與中控室相互提供的無源接點、聯絡信號，也是通過料場附近的低壓變電所內的PLC柜送到地坑內的控制電纜接線箱，再經中心柱到集電器來連接的。

堆取料機的控制核心是可編程控制器（PLC），堆料機的回轉部分和取料機的行走部分采用變頻調速，作用之一可以減小啟動和停止時的機械慣性，降低機械震動；作用之二是根據實際現場條件調整速度，以滿足生產需要。

2 設計說明

2.1 堆取料機的控制方式

堆取料機均設四種控制方式，即中控室自動控制、機上自動控制、機上手動控制及機旁現場控制。

堆料機自動工況下的動作聯鎖：

正常起動：起動指令——響鈴15s(啟動變幅油泵)——回轉起動——堆料皮帶機起動——堆料臂變幅——來料棧橋皮帶機起動，各環節起動間隔10秒可調；

正常停機：停止指令——堆料機皮帶機停止——回轉至啟動位置停止（液壓變幅正常變化，最終停止在標高位置）

取料機自動工況下的動作聯鎖：

正常起動：出料皮帶機起動——起動指令——刮板鏈驅動起動——料耙驅動起動——工作取料運行機構起動，各環節間隔10秒可調；

取料機正常停機：停機指令下達后皆是上述順序的逆過程；堆取料機非常停機：所有傳動同時停機。

2.2 堆料機部分

2.2.1 用途

當來料棧橋皮帶運送來的物料輸送到本機，由本機卸料皮帶卸到料場內，采用連續合成式堆料方式將物料堆積成環型料堆，以達到均化和貯存的目的。

2.2.2 堆料機工作工藝

①初始堆料。堆料機在空料場開始接受堆料或者要在無料區域重新開始堆料，堆料機堆料臂首先降至下極限位置開始堆料，在第一堆時，當料位計觸料后堆料臂自動上升4s，當堆到標準高度后且觸料，料臂自動向逆時針方向回轉3度并下降一定的角度，開始堆第二堆料，當料位計再次觸料后，堆料臂自動向逆時針方向回轉3度并下降一定的角度，開始堆第三堆料，這樣依此類推堆到40堆，初始料堆堆完。

②正常堆料。堆料按逆時針方向連續堆成。堆料區域120度。將堆料臂抬至標準高度并移至初始堆料的第一堆上方，以此為0度逆時針回轉至120度，同時從標準高度位置變幅至下極限位置，隨后堆料臂從120度逆時針回轉至0度，同時從下極限位置變幅至標準高度位置。堆料臂的回轉和變幅運動均為連續運動。

堆料臂回轉往復堆料，當料位計觸料并達到標準堆高度后，堆料臂將向逆時針方向多移位3度，即回轉行程將由120度變為123度，接續的順時針方式堆料的回轉行程仍為120度。此后在新的120度區域內堆料。依此類推。

3 硬件配置

堆料機硬件系統包括三臺配電控制柜。配電柜內包括卸料皮帶電機、回轉電機、變幅液壓站和干油泵的控制線路。各線路都設有短路保護、欠壓保護和過熱保護裝置，其中回轉電機線路中還設有變頻器裝置，考慮啟動壓降問題，卸料皮帶電機回路中配備軟起動器。配電柜內還包括控制電源隔離變壓器、照明電源變壓器。控制柜內包括直流24V電源，可編程序控制器一套，以及中間繼電器若干。操作者使用的指示燈和控制按鈕安裝在控制柜的柜門上。

堆料機上的膠帶輸送機上設有拉繩、跑偏、打滑保護裝置，在堆料機堆料臂的前端設有一長一短兩個物料探測器，PLC通過物料探測器使堆料臂始終與呈拋物線狀堆頂保持盡可能小的等距落差，短的物料探測器作為堆料臂觸料的極限保護。在堆料臂俯仰角接點處設有旋轉編碼器，控制俯仰角度。在堆料機回轉處也設有旋轉編碼器，控制回轉角度。堆料機與取料機之間設有16°、21°夾角的行程開關和61°夾角的行程保護開關。堆料機上還設有上極限、標準堆高和下極限三個行程開關。

取料機硬件系統包括三臺配電控制柜、一個操作臺。配電柜內包括刮板電機、工作行走電機、調車行走電機、干油泵電機、料耙液壓站的控制線路，各線路都設有短路保護、欠壓保護和過熱保護裝置。其中工作行走電機設有變頻器，以改變行走速度，進而改變取料量。調車行走電機設有軟啟動，具有軟起和軟停功能。同樣考慮刮板電機為雙110kw電機，電機啟動電壓降過大的問題，在刮板電機回路里配備軟起動器。配電柜內還包括控制電源隔離變壓器、照明變壓器。直流24V和直流28V電源各一個，考慮電磁離合器（DC24V）離控制柜較遠，并充分考慮電纜損耗，所以電磁離合器連接28V電源。控制柜內包括可編程序控制器一套，隔離中間繼電器若干。操作臺上安裝有指示燈和按鈕，以便操作者觀察和使用。

在取料機刮板鏈上設有兩個接近開關，用于檢測刮板斷鏈。料耙軌道兩側各設有一個接近開關，一個行程開關，接近開關為工作開關，行程開關是極限保護開關。取料機行走裝置還設有電磁離合器，用于工作行走和調車行走之間的轉換。

堆取料機可編程序控制器選用SIEMENS公司的S7-300系列，具體配置如下：

堆料機：CPU CPU 314 1個

電源模塊： PS 307 1個

輸入模塊： SM 321 4個

輸出模塊： SM 322 4個

取料機： CPU CPU 314 1個

電源模塊： PS 307 1個

輸入模塊： SM 321 4個

輸出模塊： SM 322 3個

4 可編程序控制器的開發

堆取料機PLC梯形圖程序分為堆料機和取料機兩部分，每部分都包括主程序和手動、自動、機旁、報警器四個子程序之外，堆料機還包括初始堆料子程序，主程序是通過不同的條件進入各子程序來完成相應的功能。