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、計(jì)數(shù)、記憶和算術(shù)運(yùn)算等功能，既能控制開關(guān)量、也能控制模擬量，控制規(guī)模從幾十點(diǎn)到上萬點(diǎn)。具有可靠性高，能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的高溫、沖擊、振動等惡劣環(huán)境等特點(diǎn)，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn)流水線和生產(chǎn)過程的自動控制。
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。PLC技術(shù)的最大特點(diǎn)是采用了存儲邏輯，即控制過程以程序方式存放在存儲器里，存儲邏輯的特點(diǎn)是具有較大的靈活性和可擴(kuò)展性。通過修改存儲器里的程序就能改變工藝的控制過程。而修改程序要比修改硬件接線容易，因此越來越廣泛的應(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、運(yùn)輸量大、操作簡單、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、過負(fù)荷、聯(lián)軸器斷開等故障，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。為了能夠有效地對皮帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，首先應(yīng)該對皮帶運(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，電動機(jī)不能及時停機(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)分為四個分站。其保護(hù)內(nèi)容有：皮帶跑偏，皮帶車控制回路故障，皮帶控制回路故障，位置信號丟失，堆料，滿倉信號提示等。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，能夠及時準(zhǔn)確反映被保護(hù)皮帶的故障以及類型，遇到嚴(yán)重事故能夠及時停車，發(fā)出聲光報(bào)警信號，能夠適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場需要，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，邏輯信號流程可表示為輸入- CPU邏輯轉(zhuǎn)換一輸出，輸出信號對外圍設(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，完成信號處理、邏輯判斷、故障診斷和參數(shù)記憶功能。將接點(diǎn)開路電壓提高到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，同時對接點(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)信號丟失現(xiàn)象，可以確保系統(tǒng)正常工作。輸出信號也采用了隔離驅(qū)動技術(shù)，防止外部設(shè)備故障對主機(jī)的影響。
本系統(tǒng)主電路采用雙直流電機(jī)串行拖動，雙機(jī)的串聯(lián)運(yùn)行在穩(wěn)態(tài)下可以認(rèn)為2個電動機(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)起動期間無功沖擊，另一方面可以減少晶閘管壓降。勵磁回路由2組反并聯(lián)晶閘管整流器組成，可實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速、起動和制動。
2.1.2模擬顯示
在操作臺上部設(shè)計(jì)一個960 mm×800 mm的模擬盤，用發(fā)光管組成的流動顯示器可對皮帶的運(yùn)行工況進(jìn)行顯示。當(dāng)皮帶向某個方向行走時，形似皮帶的流動光帶自動沿相應(yīng)行車方向移動，以模擬皮帶車位置，光帶流動方向模擬皮帶轉(zhuǎn)向和物料流動方向。皮帶的走向用帶箭頭的圖形和綠色發(fā)光管指示。因此，操作人員在操作臺上就可以對皮帶的轉(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型，在模擬盤的右上方安裝了數(shù)碼管，用于顯示故障的編號，并對各個故障編號用文字進(jìn)行標(biāo)注，以方便工作人員的查閱。其故障編號及說明如表1．正常工作時，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外的電笛進(jìn)行，當(dāng)出現(xiàn)上述故障之一時電笛響，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。如同時出現(xiàn)多起故障，則交替現(xiàn)實(shí)故障編號。
2.1.5停電保護(hù)
系統(tǒng)停電后，所有接點(diǎn)自動復(fù)位，二次來電后，該系統(tǒng)不會自動啟動。模擬盤此時只有光帶閃動，操作人員啟動按鈕后，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，在確認(rèn)安全回路正常的情況下，處理器發(fā)出信號，控制制動閘送閘。為啟動直流電機(jī)，需要先建立勵磁磁場。PLC處理器先控制勵磁回路投切，再控制主回路電機(jī)的投切，由此直流電機(jī)開始運(yùn)輸物料或是載人，在電機(jī)運(yùn)行過程中，處理器一直監(jiān)控系統(tǒng)的安全狀態(tài)和人工停車標(biāo)志。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行不正常，如鋼絲繩脫槽、輸送帶脫槽、乘人過限、電機(jī)超速超溫、電機(jī)過壓過流等情況發(fā)生，處理器將控制直流電動機(jī)停機(jī)，并通過繼電器控制主開關(guān)抱閘，并把相應(yīng)的系統(tǒng)非正常狀態(tài)通過RS232總線傳送給上位機(jī)，以實(shí)現(xiàn)整個煤礦主要電機(jī)的統(tǒng)一管理，并詳細(xì)記錄系統(tǒng)的運(yùn)行記錄和每個電機(jī)的安全記錄。如果處理器檢測到發(fā)生了人為停車，會把相應(yīng)的系統(tǒng)正常運(yùn)行的狀態(tài)通過RS232總線傳送給上位PC機(jī)，并控制電動機(jī)實(shí)現(xiàn)正常停機(jī)。
3、結(jié)語
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)動能力強(qiáng)、線路連接簡單的優(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RS232總線傳送給上位PC機(jī)做統(tǒng)一的管理。現(xiàn)場運(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)
