淺談PLC及變頻器技術的帶式輸送機控制

朱遠才

（云浮技師學院，廣東云浮，527300）

1 帶式輸送機結構和基本組成

1.1 帶式輸送機配套的硬件系統組成結構

帶式輸送機是一種摩擦驅動以連續方式運輸物料的機械。主要由機架、輸送帶、托輥、滾筒、張緊裝置、傳動裝置等組成。它可以將物料在一定的輸送線上，從最初的供料點到最終的卸料點間形成一種物料的輸送流程。它既可以進行碎散物料的輸送，也可以進行成件物品的輸送。除進行純粹的物料輸送外，還可以與各工業企業生產流程中的工藝過程的要求相配合，形成有節奏的流水作業運輸線。

膠帶輸送機又稱皮帶輸送機，輸送帶根據摩擦傳動原理而運動，適用于輸送易于掏取的粉狀、粒狀、小塊狀的低磨琢性物料及袋裝物料，如煤、碎石、砂、水泥、化肥、糧食等。膠帶輸送機可在環境溫度-20℃至+40℃范圍內使用，被送物料溫度小于60℃。其機長及裝配形式可根據用戶要求確定，傳動可用電滾筒，也可用帶驅動架的驅動裝置。

1.2 帶式輸送機和PLC系統的適配性

計算機CPU選擇Qo2CPU和PROFIBUS-DP主/從CPU來分配集中式LF任務。主PLC輸入模塊選擇4個16點，8個32點，QX40和QX41數字輸入模塊，1個16點輸入模塊和輸出模塊連接器選擇QJ6LBTL模塊作為Q6P-A2的電源。

1.3 集控系統網絡結構及變頻機器的參數設定

CC-Link網絡用于中央控制系統，CC-Link網絡由PLC控制箱的主站、PLC控制箱的主站、PLC通過CC-Link單位.其中ACS800系列逆變器是我公司生產的一種高性能逆變器，它采用直接轉矩控制（DTC）技術，并結合多種先進的制造工藝。交流電機直接轉矩控制是一種較好的電機控制方法，它可以直接控制交流電機的所有基本參數。PLC作為主控制器，負責將數據傳輸到安全運行狀態，并從傳感器、變頻器、皮帶機并將各種運行參數發送給PLC進行數據處理。帶式輸送機的運行方式可分為獨立運行和聯鎖運行，獨立運行的頻率通過PLC通過模擬信號發送給兩個逆變器運行時，PLC根據外部設定和運行的數據，將運行頻率反饋給變頻器的主電機。轉速等，使從機能及時根據差值進行校正，從而實現兩電機轉速和功率平衡的同步電機的各種旋轉狀態、電流、故障等。

2 PLC及變頻器在帶式輸送機中的運用策略

2.1 硬件設計貼合PLC系統要求

首先硬件設計要在操作臺上考慮PLC系統的控制路線和機理。例如，控制單元操作模式下的選擇開關有5個檔位：鎖定、就地、維修、集中控制和一個操作。在閉鎖塊中，PLC處于非安全運行狀態，同時控制執行力和系統隔離。在局部換檔時，司機在操作臺上控制該帶式輸送機的啟停，均達到有效的故障保護。在檢查和修理一個類似于本地齒輪的齒輪時，只需拆下除拉線開關外的所有外部故障保護功能。在集中控制裝置中，帶式輸送機根據煤流的原理，根據帶式輸送機的前進和后退，通過輸入連接點或通訊網絡，通過集中控制實現倒流煤，煤流電機，停止，操作按鈕無效，緊急停止按鈕有效：在慢檔，類似于國產齒輪，只需去掉防滑保護，本實用新型使用主要用于皮帶、硫化帶、輸送帶等的檢修狀態，通過操作臺各外部裝置的啟動按鈕和停止裝置，使駕駛員能獲得保護功能。外部故障通過設備驅動。

其次，該系統主要由信號采集系統、信號處理系統、電機驅動系統組成，信號采集系統主要采集電機的開關狀態、開關量帶式輸送機的滑動、跑偏、縱向撕裂等。信號處理系統主要負責現場信號的計算和顯示，由英飛凌IVC1系列PLC控制器和WK系列觸摸屏組成。電機驅動系統主要由兩個V196系列逆變器、兩個旁路逆變器和一個回路組成，以保證變頻系統的故障不影響設備的運行。

從軟件的角度出發，選擇以PLC和變頻器技術為核心的帶式輸送機控制系統作為D型控制系統。該方案將帶式輸送機控制系統分為上位機程序和下位機程序兩部分。前者包括通信模塊、信號采集模塊、數據庫模塊和顯示接口模塊。后者由觸摸屏、數字通信處理量、工作模式選擇等模塊組成。通過構建上述軟件結構，可以實現對變頻器的啟動/停止/故障控制、向變頻器發送轉速/轉矩信號等功能。讀取變頻器的狀態值/實際值，調整變頻器的參數值。

2.2 變頻控制軟件接受頻路

在PLCJ技術和變頻控制軟件介入運用的方案中，主傳動帶采用頭、尾一路驅動，頭、尾兩個電機同時進行負載。雖然變頻器在電機選型上有一定的一致性，但在實際應用中，電機、滾筒、減速機在材料、工藝等方面都存在誤差，許多電機很難與傳動系統的特點完全一致，導致各傳動鼓的牽引力不均勻，負載分布不均勻。兩臺變頻器之間的通信實現了速度同步，但PLC控制系統仍需要外部控制。當系統通電時，系統根據每個開關位置設置標記位置，然后選擇流量進行事故停止信號的判斷，并在事故停止完成時進行設備啟動前進行。啟動前，如果啟動前的時間不超過規定的時間，可以根據煤流的倒轉方向直接向主設備發送啟動命令根據煤流動方向的倒轉此時，系統中的所有設備都將沿煤流方向依次延時停機。

2.3 上位機程序更新

主機程序選擇WK系列觸摸屏。實現了對帶式輸送機全過程運行狀態的在線監測，保護了帶式輸送機的運行，并設定了一些參數。數據在線監測功能：主要實現帶式輸送機保護裝置、電流、頻率、轉矩、轉速、線速度、電機溫度、軸承溫度在帶式輸送機運行過程中顯示溫度等數據。參數設置和運行功能：實現帶式輸送機的啟停控制，設置各保護參數，運行參數。總之，隨著科學技術的發展，傳統的控制系統已不能滿足廣大生產廠家的需求，生產廠家必須引進先進的控制技術。PLC和變頻技術改進了現有的帶式輸送機控制系統，提高了生產效率，保證了帶式輸送機的安全穩定運行。從而減少了工作過程中的故障發生。

3 帶式輸送機控制系統的改造升級

3.1 驅動系統的軟件控制

通過研究發現，可控驅動技術、液力偶合器驅動技術、變頻調速技術、粘彈性流體傳動技術是常用的驅動方式。帶式輸送機.CST可控傳動，主要優點是起動效果穩定，傳動效率高，具有綜合保護功能，調速范圍寬等。值得注意的是，由于CST可控驅動器的體積過大，給安裝和維護帶來了許多不便。本實用新型具有啟動時間短、能量平衡率高、結構簡單、環境適應性強、使用壽命長的優點。然而，該設備并不是專門為輸送帶設計的。因此，在使用中存在一些錯誤。變頻調速系統具有負載適中、傳動平衡率可控等優點。粘性流體；傳熱系統；應用；工業性能；控制

3.2 保護系統的監測控制

在實際調查過程中，筆者發現，輸送機的工作環境、強度、正常運行等因素對其影響很大，甚至導致設備故障。因此，帶式輸送機必須配備適當的高度保護傳感器，以減少和避免帶式輸送機運行中出現的問題。通常，溫度傳感器、旋轉線圈、速度傳感器等的保護對帶式輸送機系統具有保護作用。在輸送帶的傳動裝置中增設噴水管和溫度傳感器保護裝置，實現了在輸送帶噴水管.將旋轉線圈埋入帶式輸送機系統中，通過對帶式輸送機斷帶信號的采集和磁場變化的檢測，可以對斷帶故障進行分析判斷。速度傳感器安裝在傳送帶上，如果傳送帶的運行速度太大，它將停止工作。