基于PLC的皮帶運輸機控制系統分析

王大鵬

[摘? ? 要]文章通過對PLC技術的應用特點進行分析，對其在皮帶運輸機控制系統中的應用進行了論述，提出了具體的應用方法，進行了明確的系統研發及設計策略研究，達到了提升皮帶運輸機控制系統運行水平的效果，也解決了皮帶運輸機控制系統運行中的問題，對于提高皮帶運輸機的運行效益具有重要意義。

[關鍵詞]PLC;皮帶運輸機;控制系統

[中圖分類號]TD528.1 [文獻標志碼]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

傳統的皮帶運輸機設備在使用時存在較多的不足之處，不僅控制系統的設計和制造難度比較大，而且運行可靠性比較低。一旦設備在運行過程中出現故障問題，難以對其進行全面排除。將PLC技術應用到設備控制系統中，可以提高設備的自動化運行水平。隨著科技不斷發展，在進行控制系統研發的過程中，自動化程度正在不斷提高，操作形式更加簡單快捷。且設備的功能也在不斷擴展，在使用過程中不會對環境造成嚴重的破壞，能夠滿足各個行業的建設需求[1]。

1 PLC技術的應用特點

PLC技術屬于可編程的儲存器，主要作用于內部的儲存程序中，可以執行用戶的指令，例如，順序控制和定時以及邏輯運算等功能。可以通過數字或模擬輸入和輸出控制的形式，對機械生產過程進行監控和管理。這項技術的應用形式比較靈活，整體的功率消耗比較低。如果需要對控制邏輯進行修改，只需要對內部的程序進行修改，就可以對相關聯的數據信息進行全部更改。在對輸入和輸出線路進行修改時操作形式比較簡單，擴展性能更好。這項技術是通過指令對電路進行控制，每條指令的執行速度都非常快。在進行PLC定時器設計時，采用了半導體的集成電路，定時的精度比較高，涉及到的范圍更廣。用戶可以根據自身的需求進行定時，不會受到外界因素的影響。采用PLC控制形式在進行現場操作時，可以與PLC的控制邏輯同時運行，因此可以縮短工程的建設周期[2]。

PLC技術融合了微電子技術，在進行開關設置時采用了無觸點的設置形式，因此運行可靠性更高。且這項技術存在自動診斷和監控等功能，可以實現系統的自檢，并且對系統的異常數據信息進行顯示。還可以對系統的運行狀態進行監控，為后期維護工作的開展提供了有效的數據支持。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間學會相應的指令，并對其進行操作。在進行PLC技術應用時，輸入接口可以與開關進行直接連接，輸出開關能夠滿足一般的控制需求，具備驅動荷載的功能。其中的光電耦合器件可以對干擾信號進行屏蔽，內部還存在抗干擾裝置，能夠保證運行的可靠性[3]。

2 基于PLC的皮帶運輸機控制系統研發和設計方法

2.1 明確系統設計要求

以我國某一蔗糖廠的皮帶運輸機設備為例，在對控制系統進行設計的過程中需要滿足完整性的設計要求。要保證設計完成的皮帶運輸機設備的電氣控制系統能夠滿足蔗糖廠生產的各項要求，還要提高設備的運行可靠性。避免設備在運行的過程中出現故障問題，對蔗糖廠的正常生產產生不良影響。在對控制系統進行設計的過程中還要保證設計方案的應用能夠滿足經濟性的要求，需要提高設備的性價比，并且簡化操作形式。在我國工業化發展不斷加快的現階段，蔗糖廠在進行生產時已經引進了一些新型的技術和工藝。因此在對控制系統進行設計時要滿足發展性的要求，需要對功能進行擴展，才能提高設備的應用效用。皮帶運輸機設備的電氣控制系統對蔗糖廠的生產安全存在重要的影響，因此要對控制系統的運行情況進行實時監測，并且對其進行全方位的控制和管理，才能提高系統的運行安全。需要對系統運行過程中產生的所有數據信息進行全面記錄，并且對其進行系統性的分析和儲存[4]。

2.2 優化系統硬件設計

應用PLC技術進行硬件系統的設計需要做好器件的選型。在進行電氣控制系統設計的過程中，器件屬于設計的核心內容，能夠對系統的運行經濟性產生真實的反映。要對器件生產商的資質進行嚴格的審核，還要從指令系統和CPU性能以及物理結構等方面對型號進行具體的選擇。其中CPU性能需要符合用戶的使用需求。在進行通信系統建設的過程中要對系統的功能進行拓展。在進行系統研發的過程中可以在端口區域預留20%左右的空間，為后續各項工作的開展提供有效支持。在對通信功能進行設計的過程中，需要根據用戶的需求，結合系統的運行要求，選擇合適的通信技術，還要對按鈕和故障開關的設置數量進行嚴格的控制。在對硬件設備進行選擇的過程中，主要存在空氣開關、傳感器以及異步電機等設備類型[5]。

傳感器設備在使用的過程中，主要是利用紅外線的掃描，獲得相應的信號。根據設備自身的運行原理轉換成電能的形式，從而實現各種類型的操作，完成相應的功能。異步電機設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，也可以滿足設計的要求。在進行空氣開關設計的過程中，系統機組的額定電壓必須小于空氣開關的額定電壓。在對負載電流進行設計時，要小于控制開關的超載設定電流。在進行熱繼電器設備和接觸器設備選擇時，要根據額定電壓和操作頻率對其進行具體的選擇，還要做好設備的應用管理。在進行皮帶運輸機設備的控制系統設計時，還包括電動機等設備，因此在對設備進行選擇的過程中需要注意各項設備的抗電磁干擾性能等指標[6]。

2.3 優化系統控制邏輯

在皮帶運輸機設備的運行狀態下，保護裝置的信號顯示為正常，說明設備已經準備好運行。運行信號發出之后，設備可以正常啟動。設備在啟動的過程中會發出相應的警示信息，提醒現場的工作人員。設備運行之后，如果出現故障問題，也會發出警報或者故障停機信號，并且進行自診斷。診斷完成之后，可以實現故障的報錯。如果設備在運行狀態下，多條皮帶存在聯合使用的情況，需要先打開末端設備，再逐級向前打開設備。在對其進行關機時，要先關閉前端的設備，然后逐級向后關停設備。例如在進行皮帶運輸機設備使用的過程中，操作人員設置運行模式之后，要通過控制臺下達相應的指令。核心動力驅動機組負載平穩之后，系統會進入預先設置的控制模式。如果在運行的過程中需要緊急停車，可以由操作人員啟動急停按鈕，運輸機設備會立即停止運行。如果設備在運行的過程中存在傳送系統堵塞和傳送帶位移超標等情況時，操作人員也要進行緊急停車。

2.4 加強系統元件的保護

皮帶運輸機設備在運行的過程中，每隔一段距離要設置拉繩保護開關，防止出現緊急情況導致設備的停機。在設備的機頭和機尾區域要設置兩級的跑偏開關，檢測皮帶是否處于正常的運行狀態。如果皮帶出現了偏離等情況，系統會發出報警信號，嚴重偏離情況下會導致設備的停機。在設備的機頭設置打滑開關之后，可以對運行速度進行自動化的控制，也可以檢測皮帶在運行期間是否存在打滑等現象。在前后級之間，要選用無源干觸點信號，對系統的功能進行完善。如果設備處于正常運行狀態下，信號始終保持關閉的狀態，這樣可以對設備的控制系統進行全面的保護。進行皮帶運輸機設備的控制系統研發存在較高的要求，必須保證系統各個部件的穩定運行，才能降低故障問題的發生概率。利用PLC運行程序對其進行集中化的控制，可以保證傳送帶輸送系統能夠嚴格按照工作順序完成啟動或其他功能。

在設備開始運行之后，系統的編程控制系統會自動啟動，確保機組能夠正常運行。如果要結束輸送，系統可以啟動應急開關或電氣開關。輸送系統處于工作狀態時，可以按照預先設計的間隔順序，讓接觸器的線圈穩定主回路的運行狀態，確保其他功能能夠正常啟動。如果系統存在超載或超負荷電流等異常現象，專用的低壓保護電氣元件可以保證系統的正常運行。在進行PLC技術使用的過程中，可以對系統進行集中的檢測和控制。PC機設備采集到的數據信息可以直接傳輸到可編程的控制器中。在對數據信息進行對照之后，可以執行可編程控制器的程序，并且對設備的運行狀態進行實時監測。確保機組能夠始終按照預先設定的要求保持正常的運行狀態。在對每個階段的運行動態進行管理時，主要存在手動控制和自動控制以及半自動控制等形式。在對設備運行過程中的所有參數數據進行記錄之后，如果發現數據信息可以滿足生產實際要求，就可以正常啟動設備。

2.5 微機控制系統的設計要點

在對微機系統進行設計的過程中，需要根據設備的運行需求，帶動各個組件進行工作，從而滿足遠距離的傳輸要求。在進行PLC技術應用的過程中，建設的控制系統可以選擇動力，驅動整個機組進行啟動、停止，還存在手動控制等功能。整個設備的運行狀態都處于更加精確的控制形態下。在進行控制系統建設的過程中，主要包含了電氣調試箱和控制臺以及其他部件。這些部件組合成的控制系統整體性更強。在運行的過程中，各個構件相互配合、相互影響。即使設備在運行過程中出現異常情況，例如存在物料的堵塞等現象，可以通過安全元件顯示信號，保證設備的運行安全。在進行微機控制系統設計的過程中，需要嚴格按照系統的運行需求選擇相應的元器件，并且對電氣元件進行正確的設置，還要提高連接的可靠性。

3 結束語

綜上所述，皮帶運輸機設備的電氣控制系統屬于重要的控制和反饋系統，能夠保證設備工作性能的穩定，并且提高運行的效率，對我國工業化的發展具有重要意義。將PLC技術融合到這項設備的系統設計中，可以對控制系統的硬件設計和控制邏輯進行優化，滿足用戶的個性化需求。并且對系統的元件進行保護，降低信號干擾問題的發生概率。尤其是報警信號的設置，可以幫助管理人員及時了解設備運輸時存在的各項問題，提高了設備的自動化運行水平，促進了相關行業的發展。

參考文獻

[1] 韓方超.PLC控制技術在煤礦井下皮帶運輸機故障報警設計中的應用[J].西部探礦工程，2021，33（2）：124-126.

[2] 劉龍龍.皮帶運輸機變頻調速控制系統的改造與應用[J].中國石油和化工標準與質量，2020，40（8）：155-156.

[3] 張治國，馬艷，邱浩然.淺析聯鎖控制三臺皮帶運輸機電動機控制系統[J].內蒙古煤炭經濟，2020（6）：180.

[4] 侯晶鐘.基于PLC控制的機電一體化設備的安裝與調試分析[J].家庭生活指南，2019（5）：82.

[5] 王惠杰.基于變頻調速控制的皮帶運輸機電氣系統設計優化[J].機械管理開發，2018，33（12）：219-220.

[6] 張正飛.DYL型皮帶運輸機自動控制液壓拉緊裝置在半自磨系統的應用[J].世界有色金屬，2018（20）：274-275.