PLC是以微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，由傳統(tǒng)的繼電器控制發(fā)展而形成的新型工業(yè)控制器。它以程序控制為主，回路調(diào)節(jié)為輔，能完成邏輯判斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)、記憶和算術(shù)運(yùn)算等功能，既能控制開(kāi)關(guān)量、也能控制模擬量，控制規(guī)模從幾十點(diǎn)到上萬(wàn)點(diǎn)。具有可靠性高，能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的高溫、沖擊、振動(dòng)等惡劣環(huán)境等特點(diǎn)，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn)流水線(xiàn)和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。
PLC內(nèi)部輸入輸出接點(diǎn)是數(shù)字邏輯接點(diǎn)而不是實(shí)物接點(diǎn)，開(kāi)關(guān)性能非常可靠，而且PLC能夠完成邏輯控制功能，從而避免了繁雜的外部連線(xiàn)。PLC技術(shù)的最大特點(diǎn)是采用了存儲(chǔ)邏輯，即控制過(guò)程以程序方式存放在存儲(chǔ)器里，存儲(chǔ)邏輯的特點(diǎn)是具有較大的靈活性和可擴(kuò)展性。通過(guò)修改存儲(chǔ)器里的程序就能改變工藝的控制過(guò)程。而修改程序要比修改硬件接線(xiàn)容易，因此越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于電力、煤炭、石油、化工等工業(yè)生產(chǎn)中。
1、工藝要求
鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)作為一種運(yùn)輸設(shè)備，具有運(yùn)輸距離長(zhǎng)、運(yùn)輸量大、操作簡(jiǎn)單、維修方便等特點(diǎn)，鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)作為煤礦的主要運(yùn)輸設(shè)備，擔(dān)負(fù)著運(yùn)輸煤炭及運(yùn)輸人員的任務(wù)，其可靠性直接關(guān)系到生命及財(cái)產(chǎn)安全。由于工廠皮帶運(yùn)輸機(jī)的工作環(huán)境惡劣，經(jīng)常發(fā)生皮帶打滑、斷帶、過(guò)負(fù)荷、聯(lián)軸器斷開(kāi)等故障，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。為了能夠有效地對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，首先應(yīng)該對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)故障進(jìn)行分析。原有的皮帶運(yùn)輸控制系統(tǒng)由繼電器連接組合而成，這類(lèi)系統(tǒng)功能差，維修麻煩，運(yùn)行方式不靈活。帶式輸送機(jī)的執(zhí)行繼電器接點(diǎn)易燒毀，電動(dòng)機(jī)不能及時(shí)停機(jī)，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。
引入可編程控制器PLC可以解決上述問(wèn)題。根據(jù)多年應(yīng)用可編程序控制器的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將PLC控制系統(tǒng)分為四個(gè)分站。其保護(hù)內(nèi)容有：皮帶跑偏，皮帶車(chē)控制回路故障，皮帶控制回路故障，位置信號(hào)丟失，堆料，滿(mǎn)倉(cāng)信號(hào)提示等。這套系統(tǒng)的特點(diǎn)是：性能穩(wěn)定，擴(kuò)展能力強(qiáng)、技術(shù)含量高，維修、維護(hù)、系統(tǒng)改造方便靈活，能夠及時(shí)準(zhǔn)確反映被保護(hù)皮帶的故障以及類(lèi)型，遇到嚴(yán)重事故能夠及時(shí)停車(chē)，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，能夠適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需要，確保了帶式輸送機(jī)的安全正常運(yùn)行，具有較高的適用性和推廣應(yīng)用價(jià)值。
2、工作原理
2.1硬件系統(tǒng)
2.1.1組成
PLC芯片集成了CPU、RAM、ROM與輸入輸出電路，PLC主要用于輸入輸出之間的邏輯轉(zhuǎn)換，邏輯信號(hào)流程可表示為輸入- CPU邏輯轉(zhuǎn)換一輸出，輸出信號(hào)對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制，實(shí)際上PLC只是起了中間變換器的作用。為實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集中管理，將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，采用了PLC串行通信模塊。為減少電磁干擾，相應(yīng)的收發(fā)器選取串行收發(fā)芯片MAX485。本文設(shè)計(jì)的PLC輸入輸出接口都附加了光電隔離電路，光耦選取6N137，防止接觸不良，產(chǎn)生誤操作。采用12 V與24 V電路的連接，需要額外增加電平轉(zhuǎn)換電路，硬件框架如圖1所示。其中PLC控制器是控制系統(tǒng)的核心，完成信號(hào)處理、邏輯判斷、故障診斷和參數(shù)記憶功能。將接點(diǎn)開(kāi)路電壓提高到200V以上，閉合電流為5mA左右，從而保證了接點(diǎn)在有積灰的情況下仍能獲得可靠的信號(hào)，同時(shí)對(duì)接點(diǎn)采取一定的防塵措施。實(shí)踐表明，工業(yè)運(yùn)行未出現(xiàn)信號(hào)丟失現(xiàn)象，可以確保系統(tǒng)正常工作。輸出信號(hào)也采用了隔離驅(qū)動(dòng)技術(shù)，防止外部設(shè)備故障對(duì)主機(jī)的影響。
本系統(tǒng)主電路采用雙直流電機(jī)串行拖動(dòng)，雙機(jī)的串聯(lián)運(yùn)行在穩(wěn)態(tài)下可以認(rèn)為2個(gè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相等，流經(jīng)電樞的電流相同，因而力矩也相等，根據(jù)電機(jī)的調(diào)速特性，鋼絲繩能夠受力均勻，主回路由電樞回路與勵(lì)磁回路兩部分組成，電樞回路由2組晶閘管整流器串行連接，采用順序控制方法，一方面可以減少帶式輸送機(jī)起動(dòng)期間無(wú)功沖擊，另一方面可以減少晶閘管壓降。勵(lì)磁回路由2組反并聯(lián)晶閘管整流器組成，可實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速、起動(dòng)和制動(dòng)。
2.1.2模擬顯示
在操作臺(tái)上部設(shè)計(jì)一個(gè)960 mm×800 mm的模擬盤(pán)，用發(fā)光管組成的流動(dòng)顯示器可對(duì)皮帶的運(yùn)行工況進(jìn)行顯示。當(dāng)皮帶向某個(gè)方向行走時(shí)，形似皮帶的流動(dòng)光帶自動(dòng)沿相應(yīng)行車(chē)方向移動(dòng)，以模擬皮帶車(chē)位置，光帶流動(dòng)方向模擬皮帶轉(zhuǎn)向和物料流動(dòng)方向。皮帶的走向用帶箭頭的圖形和綠色發(fā)光管指示。因此，操作人員在操作臺(tái)上就可以對(duì)皮帶的轉(zhuǎn)向，皮帶當(dāng)前所在的位置及工作狀況一目了然。
2.1.3故障顯示
為了指示出各種故障的類(lèi)型，在模擬盤(pán)的右上方安裝了數(shù)碼管，用于顯示故障的編號(hào)，并對(duì)各個(gè)故障編號(hào)用文字進(jìn)行標(biāo)注，以方便工作人員的查閱。其故障編號(hào)及說(shuō)明如表1．正常工作時(shí)，數(shù)碼管顯示為“0”。
2.1.4事故報(bào)警
報(bào)警采用安裝在操作臺(tái)外的電笛進(jìn)行，當(dāng)出現(xiàn)上述故障之一時(shí)電笛響，提示有關(guān)工作人員處理故障，如工作人員響應(yīng)后按下停止報(bào)警按鈕，電笛停止，故障已記憶，直到故障解除，故障顯示才消除。如同時(shí)出現(xiàn)多起故障，則交替現(xiàn)實(shí)故障編號(hào)。
2.1.5停電保護(hù)
系統(tǒng)停電后，所有接點(diǎn)自動(dòng)復(fù)位，二次來(lái)電后，該系統(tǒng)不會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。模擬盤(pán)此時(shí)只有光帶閃動(dòng)，操作人員啟動(dòng)按鈕后，系統(tǒng)正常使用。停電前的一些重要信息保持記憶，二次投入時(shí)恢復(fù)原工作狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。
2.2軟件系統(tǒng)
本系統(tǒng)控制部分的軟件流程如圖2所示。響鈴信號(hào)觸發(fā)PLC中斷，處理器先確定安全回路是否正常工作，以避免發(fā)生危險(xiǎn)，在確認(rèn)安全回路正常的情況下，處理器發(fā)出信號(hào)，控制制動(dòng)閘送閘。為啟動(dòng)直流電機(jī)，需要先建立勵(lì)磁磁場(chǎng)。PLC處理器先控制勵(lì)磁回路投切，再控制主回路電機(jī)的投切，由此直流電機(jī)開(kāi)始運(yùn)輸物料或是載人，在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，處理器一直監(jiān)控系統(tǒng)的安全狀態(tài)和人工停車(chē)標(biāo)志。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行不正常，如鋼絲繩脫槽、輸送帶脫槽、乘人過(guò)限、電機(jī)超速超溫、電機(jī)過(guò)壓過(guò)流等情況發(fā)生，處理器將控制直流電動(dòng)機(jī)停機(jī)，并通過(guò)繼電器控制主開(kāi)關(guān)抱閘，并把相應(yīng)的系統(tǒng)非正常狀態(tài)通過(guò)RS232總線(xiàn)傳送給上位機(jī)，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)煤礦主要電機(jī)的統(tǒng)一管理，并詳細(xì)記錄系統(tǒng)的運(yùn)行記錄和每個(gè)電機(jī)的安全記錄。如果處理器檢測(cè)到發(fā)生了人為停車(chē)，會(huì)把相應(yīng)的系統(tǒng)正常運(yùn)行的狀態(tài)通過(guò)RS232總線(xiàn)傳送給上位PC機(jī)，并控制電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)正常停機(jī)。
3、結(jié)語(yǔ)
PLC為處理器的控制系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮PLC可靠性高、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、線(xiàn)路連接簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，這種高可靠性的控制系統(tǒng)特別適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。本文設(shè)計(jì)的鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)控制器系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電機(jī)的可靠控制，并能把相應(yīng)的狀態(tài)信息與歷史記錄通過(guò)RS232總線(xiàn)傳送給上位PC機(jī)做統(tǒng)一的管理。現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行表明本文設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)可靠性與穩(wěn)定性都很高。
相關(guān)輸送機(jī)產(chǎn)品：
1、皮帶輸送機(jī)
2、斗式提升機(jī)
3、刮板輸送機(jī)
