基于三菱PLC的三級自動送料車控制系統設計

唐健佳

（云南工業技師學院，云南曲靖，655000）

0 引言

自動送料系統在礦業工程中被廣泛使用[1,2]，其中帶式輸送裝置具有運輸效率高，輸送距離遠，承載能力強等特點，在機械、煙草、采礦等工程中得到了廣泛應用。目前，針對帶式輸送裝置控制系統的設計，其基本設計思想是基于工業用PLC控制器，采用開關電子器件控制或通信控制等手段，通過界面設計軟件（如WINCC、KingVIEW等）設計輸送過程界面監控系統，從而達到礦石等物料輸送可視化控制與監控[3]。衛晉鵬[4]以DTL120型帶式輸送機為研究對象，設計研制了其智能化控制系統，使得帶式輸送機可根據村實時的負荷力變化而輸出動力，從而可提高煤礦生產效能。劉穎[5]等為了提高帶式輸煤機的效能，研究了某型號輸送機的控制系統基本架構，采用S7–1200系列PLC控制器獲取控制系統各傳感器傳送的數據，并進行了開工至界面的設計。杜佳[6]針對煤礦用帶式輸送機故障發生率高、穩定性差、安全性低等問題，基于PLC技術，并融合Profibus–DP通信總線技術、變頻器技術等，設計研制了某型號帶式輸送機控制系統，結果表明，新設計的輸送機控制系統在故障發生率、煤料運輸量以及用電總量等關鍵指標都有較好的表現。帶式輸送裝置可通過組合連接方式提高輸送距離，如兩級輸送、三級輸送等，并隨著級連數量的增加，其傳輸距離成比例增加。本文針對某三級傳送帶輸送系統，基于三菱FX–2N系列PLC，對其控制需求進行了分析，并根據需求設計了控制程序，得到了滿足需求的控制系統。

1 三級自動送料裝置

■1.1 三級送料裝置基本構造

如圖 1所示，三級自動送料裝置主要由三級電機M1、M2和M3；物料傳送帶A、物料傳送帶B和物料傳送帶C；進料閥開關K1、料滿檢測傳感器S1、貨車重量床感情S2；貨車到位指示燈L1和可進車指示燈L2。

圖 1 三級送料裝置基本構造

■1.2 自動送料控制需求

根據圖 1所示的送料裝置基本構造，設計送料裝置的控制需求有五點。

（1）送料裝置在未收到料滿傳感器S1信號時，系統處于待機狀態，控制傳送帶的電動機M1、M2、M3處于OFF狀態。

（2）系統啟動后，料滿傳感器S1檢測堆料狀態，當堆料未達到一定量后，打開進料控制閥門K1，至堆料達到一定量后，進料閥門K1關閉。

（3）系統啟動后，裝車平臺可進車指示燈L2（綠燈）亮貨車可以開進平臺。10s后，車到位指示燈L1（紅燈）亮，綠燈熄滅，表示貨車到位。

（4）貨車到位后，傳送帶電動機M3首先啟動，過5s后傳送帶電動機M2啟動，再過5s后傳送帶電動機M1啟動。過5s后料罐出料閥K2打開，貨車開始裝料。

（5）裝車平臺下的壓力傳感器S2檢測到貨車裝滿料后S2為ON，發出信號，使料罐出料閥K2關閉，同時傳送帶帶電動機M1停機。過5s后傳送帶電動機M2停機，再過5s后，傳送帶電動機M3停機。傳送帶停機過程中，貨車開出裝車平臺，壓力傳感器S2信號過一會兒自動變為OFF。進車指示燈L2（綠燈）亮，可重新開始新的下料裝車流程。

2 程序設計

■2.1 控制思路

根據控制需求可知電動機控制策略為正向順序啟動（M3→M2→M1）和反向順序停止（M1→M2→M3）為主的順序控制，如圖 2所示。因此，可使用使用狀態轉移圖進行順序控制程序的編制，而堆料控制和貨車進出平臺控制可放在順序控制程序外執行。

圖 2 控制思路流程圖

堆料控制是由進料閥（K1）和料滿檢測傳感器（S1）來完成控制的，其控制應考慮如下兩點：

（1）系統啟動時，若未裝滿料，料滿檢測傳感器S1為OFF，進料閥（K1）打開裝料，直到料滿傳感器S1為ON，其觸點閉合，料滿停止裝料。

（2）每次裝車完畢，都重復上述動作，即K1打開裝料直到S1為ON，其觸點閉合，料滿停止裝料。

貨車進出裝車平臺的控制由壓力傳感器S2、可進車指示燈（綠燈）L2和車到位指示燈（紅燈）L1來完成控制的，其作用分別如下兩點：

（1）紅燈L1與綠燈L2：當綠燈L2亮時，表示有貨車進入平臺，進入時間用定時器設定（設為10s）；10s后紅燈L1亮，綠燈L2熄滅，表示車已到位，可以啟動進料工序了。

（2）壓力傳感器S2：在料罐的出料閥K2打開裝料后，經過一定時間壓力傳感器S2為ON自動發出信號，表示料已裝滿，系統以此信號來關閉料罐出料閥K2，并逐一停止傳送帶電動機的運行。

■2.2 PLC的I/O分配

根據控制需求，基于三菱FX–2N型號PLC設計控制系統I/O分配表如表 1所示。氣動開關SB1用于系統通電啟動，傳感器S1和S2對應輸入繼電器X1和X2，三臺電動機開關檢測對應輸出繼電器Y10、Y11和Y12。

表 1 控制系統I/O分配I表

■2.3 基于GX Developer的程序編制

根據上述分析，在三菱PLC編程軟件GX Developer中進行程序的編制，程序編制需注意：由于傳送帶啟動后需要保持運行狀態，因此其拖動電動機M1、M2、M3是用“SET”指令來驅動。當三臺傳送帶電動機停止運行后，必須使紅燈（車到位指示燈）熄滅，保證綠燈（可進車指示燈）亮，才能重新開始新的下料裝車流程。因而同時采用定時器T6的觸點來控制輸出繼電器Y2和Y3的開關。

得到電機控制的狀態轉移圖如圖 3所示。使用M8002繼電器進行PLC初始化，貨車到位時電動機按M3、M2、M1順序啟動，料裝滿時，電動機按M1、M2、M3順序停止，通過定時器T1~T6對需求延時時間進行控制。

圖 3 三級拖動電機狀態轉移圖

得到程序流程程序如圖 4所示。系統停止時，對全部輸出元件與狀態置位初始狀態S0，在未滿料X1=OFF，系統啟動X0=ON，完成一次裝車X2發出脈沖，驅動進料閥打開Y0=ON，滿料時X1=ON；進車時間結束后，紅燈發光Y2=ON，裝車完成后T6=ON，Y2=OFF，當綠燈開啟Y3=ON時，表示可進車，進車時間設置為10秒。

3 結束語

采礦用某三級傳送帶送料系統，基于三菱PLC設計研制了其控制系統。根據裝置自動控制需求，進行了控制思路分析，進行了PLC的I/O分配，并在GX Developer中進行了電機順序控制狀態轉移圖和系統控制程序梯形圖的編制，得到了滿足要求的控制系統。根據控制需求可知，亦可采用其他嵌入式控制系統進行系統設計，以實現多任務并行處理系統的設計。

圖 4 控制流程程序