1、引言
帶式輸送機是連續(xù)搬運各種物料的裝置，有帶式輸送機、鏈?zhǔn)捷斔蜋C、
螺旋輸送機、流體輸送機等，其中帶式輸送機輸送能力大，功耗小，結(jié)構(gòu)簡單，對物料適應(yīng)性強，得到了廣泛的應(yīng)用，帶式輸送機按驅(qū)動方式分有單滾筒傳動、多滾筒傳動、線磨擦帶式輸送機和磁性帶式輸送機。單滾筒傳動應(yīng)用最多，電機一般為封閉式籠型電機。帶式輸送機一般采用PLC控制系統(tǒng)，它已經(jīng)成為電氣自動控制領(lǐng)域的新的工業(yè)控制裝置。PLC是可編程序邏輯控制器英文全稱的縮寫名稱，它具有邏輯運算、定時、計數(shù)、順序控制、模擬量輸入輸出、過程控制、位置控制等功能，用PLC控制帶式輸送機可靠性高，可編程、操作和擴展，占用空間小，方便維修和改造。
帶式輸送機在煉鐵、燒結(jié)、貯料等企業(yè)的物料傳輸系統(tǒng)為多臺輸送機組成輸送線，以實現(xiàn)長路徑，多次轉(zhuǎn)運，復(fù)雜現(xiàn)場環(huán)境的需要。可順序起停，運行前方的輸送機要先起動后停車，防止堆料。設(shè)備、人員和其他物體接近帶式輸送機時，需保證設(shè)備和人員安全和環(huán)境安全。因此，送機保護裝置有輸送帶打滑，斷裂檢測裝置，輸送帶跑偏開關(guān)，連接兩臺輸送機滑道上的流槽阻塞開關(guān)，張緊裝置和緊急停車制動器等。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常的I作狀況時，快速可靠實現(xiàn)保護功能的緊急關(guān)停裝置的作用就更加重要，在電氣設(shè)計中應(yīng)給予充分考慮，以免造成嚴(yán)重后果。
2、工藝流程和設(shè)計過程
本次圖紙是為國外某鐵礦廠燒結(jié)機工程熔劑燃燒破碎室進行電氣設(shè)計。該破碎室有帶式輸送機六條，四光輥破碎機、雙光輥破碎機、反擊錘式破碎機各一臺，漏礦車、振動給料機，單梁起重機和電動葫蘆等輔助設(shè)備。在19.00 m平面有1#和2#帶式輸送機，1#帶式輸送機物料來自S197轉(zhuǎn)運站，2#帶式輸送機物料來自熔劑篩分室兩條輸送帶將物料卸放到3#帶式輸送機，3#帶式輸送機往復(fù)行走，電機需正反轉(zhuǎn)控制，把物料卸到左右2．和3-兩個礦槽內(nèi)，2#礦槽通過振動給料機把物料卸裝4#帶式輸送機，由4帶式輸送機送到反擊錘式破碎機，破碎后將物料下裝至另一條輸送帶，送至熔劑篩分室。
1-帶式輸送機還使用漏礦車將物料卸放到1一礦槽內(nèi)，通過振動給料機把物料卸裝到5#輸送帶，由5*輸送帶傳到雙光輥破碎機，由6#帶式輸送機將物料傳到四光輥破碎機。四光輥破碎機破碎后，將物料下裝卸至另一條輸送帶。
所有輸送帶控制均由機旁手動控制和配料變電所的PLC的遠程自動控制兩種方式。動力電纜和控制電纜從配料變電所通過電纜溝敷設(shè)至破碎室，采用四層電纜橋架，有兩層橋架進入破碎室，有兩層沿外墻至16 m平面和19 m平面，為兩平面的輸送機電機配電及控制。在破碎室內(nèi)，橋架為托盤懸吊式敷設(shè)，沿樓板開孔進入4m平面，然后穿管直埋敷設(shè)。其他平面也采用同樣配管方式。物料流向如圖1。
按以上要求，本系統(tǒng)需達到遠程自動、機旁手動兩種工作方式，監(jiān)視設(shè)備運行情況及故障情況，報警并具有過壓、欠壓、過熱等保護，直至停車。手動方式時在機旁操作箱，自動方式時由配料變電所PLC控制。
3 、PLC控制原理
該破碎室能夠?qū)崿F(xiàn)對物料的多渠道的消化處理，各種傳輸方式之間都有電氣聯(lián)鎖。電氣聯(lián)鎖就是當(dāng)某一帶式輸送機發(fā)生故障或停機時，能自動地把向它供料的所有帶式輸送機停下來，在任一帶式輸送機啟動之前，使所有在它后面的帶式輸送機投入運行，帶式輸送機的機電保護有跑偏、拉繩，打滑、過熱等，在帶式輸送機運轉(zhuǎn)過程中，輸送帶的縱向中心線偏離輸送帶理論中心線的現(xiàn)象稱輸送帶跑偏，跑偏傳感器，其常態(tài)為斷開狀態(tài)，動作時閉合。一級跑偏指不太嚴(yán)重的偏離，如輸送帶與機架托輥支架等磨擦，可造成邊膠磨損。二級跑偏指能造成輸送帶翻邊、縱向撕裂或覆蓋膠層局部剝離、劃傷，使物料外撒。還有急停開關(guān)：它是通過拉線來使設(shè)備立即停止的一種保護裝置，一般設(shè)有三組。事故停車是指帶式輸送機輸送帶二級跑偏、電機過熱、有人接觸到正在傳輸?shù)妮斔蛶蓚?cè)、下料后料倉口封堵使帶式輸送機堵轉(zhuǎn)等，這幾種事故狀態(tài)必須立即停車。但對于帶式輸送機轉(zhuǎn)輪打滑、一級跑偏等不太嚴(yán)重的事故可只發(fā)出報警。對于較長的帶式運輸機可以安裝三組拉繩，二組二級跑偏傳感器，從而實現(xiàn)對運輸機的保護。
圖2是3#帶式輸送機需正反轉(zhuǎn)控制的機旁手動和遠程PLC控制的電氣原理圖。1#、2#、4#、5#、6#都是單向輸送，3-為雙向往復(fù)運行。
圖3是四光輥破碎機的控制原理圖。
四光輥破碎機上輥有兩個高速車削，一個低速車削，下輥有—個高速和一個低速車削，并需要上下輥都可點動反向運轉(zhuǎn)，以上操作由PLC控制。
4、PLC控制回路設(shè)計
4.1PLC控制系統(tǒng)輸入回路設(shè)計
采用DC24V電源，由配料變電所增加一臺PLC柜，由5個輸入模塊和2個輸出模塊組成。
4.2 PLC控制系統(tǒng)輸出回路設(shè)計
采用繼電器做為輸出回路，它的優(yōu)點是不同公共點之間可帶不同的交、直流負載，且電壓也可不同，帶負載電流可達2 Al點。
4.3 PLC選型
采用32點輸入輸出模塊，信號輸入控制箱內(nèi)，通過PLC進行分析判斷，發(fā)出控制指令，PLC輸出電路中沒有保護，因此在外部電路中串聯(lián)使用熔斷器等進行保護裝置，防止PLC輸出電路驅(qū)動的負載短路造成PLC輸出電路的損壞。傳輸線采用屏蔽雙絞線，KVVRP型，每個條線單獨走電纜管，以防止信號互相干擾。根據(jù)1/0點數(shù)夠用和易于編程的原則，選用西門子自動化公司的6ES7 321-1BLOI-OAAO型輸入模塊和6ES7 322-1BLOO-OAAO輸出模塊，直流24 V。
為了防止雷擊或感應(yīng)雷電形成的沖擊壓造成過電壓損壞PLC，在PLC輸入端采取抑制過電壓措施，加裝浪涌保護器SPD。
自動控制系統(tǒng)采用profitbus-DP現(xiàn)場總線技術(shù)構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)，PLC作為主控單元，全數(shù)字矢量型變頻調(diào)速裝置控制方式交流電動機作為主傳動裝置來構(gòu)成電氣控制系統(tǒng)，以西門子S7-300PLC為系統(tǒng)主站，它通過Profitbus-DP網(wǎng)絡(luò)與從站交換信息，將控制數(shù)據(jù)和給定值傳送到各從站上，讀取從站狀態(tài)信息和實際值，實現(xiàn)本系統(tǒng)復(fù)雜的過程及邏輯控制。
分布式I／O，西門子矢量控制變頻器接收來自主站的各種指令，同時實時返回電動機運行狀態(tài)信息，根據(jù)PLC指令實現(xiàn)對與其相連的電動機進行運行控制，并可實現(xiàn)設(shè)備軟起動，軟停車，準(zhǔn)確定位。
本系統(tǒng)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)接口為RS485協(xié)議接口，通訊方式采用收發(fā)輪流進行的半雙工作方式，其發(fā)送器和接收器均以分布方式工作，每個信號用兩根心導(dǎo)線傳輸，無需公用信號，信號電平由兩根細線的差值表示，線間及外界干擾大大削弱，具有高的抗干擾能力，保證了網(wǎng)絡(luò)傳輸可靠。
5、回路操作
合上“操作電源”，正常運行前的“預(yù)示信號”是給輸送帶沿線的警示，運轉(zhuǎn)系統(tǒng)的功能是在事故或故障狀態(tài)下（包括設(shè)備事故和控制系統(tǒng)本身發(fā)生故障時），使生產(chǎn)能夠安全有序的關(guān)停并處于安全狀態(tài)下，因而控制系統(tǒng)本身設(shè)計必須遵循故障安全的原則，整個系統(tǒng)的硬件和軟件的可靠性要求都很高。
以3-帶式輸送機為例，參照圖2，先自檢回路，合上電源開關(guān)3Q1，控制回路通上電源，在16.00 m平面現(xiàn)場側(cè)操作箱3AOC上，一組拉繩開關(guān)3SEla、3SE2a，二組拉繩開關(guān)3SElb和二級跑偏開關(guān)3SDlb均為常閉狀態(tài)，控制回路準(zhǔn)備好。
6、選擇自動／手動
6.1選手動：預(yù)示啟動，合上斷路器3Q，則中間繼電器KJ3動作，19-21、27-29觸點合上，正反轉(zhuǎn)都準(zhǔn)備好，反轉(zhuǎn)回路跳開。再合上按鈕開關(guān)動合觸點3SSB，緩慢吸合繼電器3KR吸合，預(yù)示音響3HRI動作響鈴(1*、2#輸送帶長60 m和80 m，各安裝3組響鈴)，此時3-輸送機準(zhǔn)備啟動。
(1)合上按鈕開關(guān)動合觸點3SFI，則電機正轉(zhuǎn)，指示燈3HG1綠燈指示。
(2)打開按鈕開關(guān)動斷觸點3SS，則電機停止。
6.2自動狀態(tài)：PLC操作，先合按鈕開關(guān)動合觸點K03，則預(yù)示音響HR動作響鈴，3#輸送機電機準(zhǔn)備啟動。合上按鈕開關(guān)動合觸點K01，則電機啟動，指示燈HGI綠燈指示。如緊急情況需要停車，一組拉繩開關(guān)3SEla、二組拉繩開關(guān)3SElb、二級跑偏開關(guān)3SDlb和過負荷開關(guān)3FH任一觸點打開，則系統(tǒng)應(yīng)無條件停車。
7、動力電源
以上帶式輸送機的電源引自配料庫變電所電氣室的動力配電柜，由一臺S9-1250/6.6/0.4變壓器供電，母線采用TMY-3 (2X100X6)．共4臺低壓配電柜，2臺動力配電箱和3臺照明配電箱。帶式輸送機、破碎機、給料機等配電和控制由配料變電所操作，檢修電源、吊車、電動葫蘆和照明電源等，由破碎室內(nèi)的動力配電箱配電，考慮19.0 m平面電動葫蘆的移動軌跡上有吊裝孔應(yīng)避開，故選安全滑觸線，其他為角鋼滑觸線。
8、控制電源
共設(shè)12個控制箱為破碎室設(shè)備提供控制。6臺帶式運輸機在現(xiàn)場平面各設(shè)一臺制作箱，信號“準(zhǔn)備好”、“手動”、“自動”、“正轉(zhuǎn)運行”、“反轉(zhuǎn)運行”、“過負荷”、“一組拉繩”、“二組拉繩”、“一級跑偏”、“二級跑偏”、“打滑”等信號均通過中間繼電器進入配料變電所的PLC柜，由PLC控制的輸出信號有“正轉(zhuǎn)運行”“反轉(zhuǎn)運行”和機旁控制箱中“電鈴”，這樣就可實現(xiàn)自動時對現(xiàn)場的控制。
9、國外工程設(shè)計中應(yīng)注意的問題
在給國外產(chǎn)品進行設(shè)計時，應(yīng)該重點考慮設(shè)計質(zhì)量。由召開的技術(shù)會議決定設(shè)計方案和設(shè)計構(gòu)想，在滿足外方要求的同時，盡可能壓縮投資成本。以外方提供的氣候地質(zhì)資料為基礎(chǔ)，按設(shè)計要求依照設(shè)計規(guī)程手冊，通過精確計算來確定第一步資料，例如對于高海撥濕熱地區(qū)，要考慮到設(shè)備在特殊場合的運行情況。圖紙設(shè)計過程中，要不斷與外方溝通，資料變動時雙方要及時了解，設(shè)計變更要立即執(zhí)行，因為一般都是路途遙遠，來往不便。有許多設(shè)計思路要通融，設(shè)計指導(dǎo)，施工服務(wù)很難，因此可將重大錯誤消滅在設(shè)計階段。
設(shè)計所使用的符號應(yīng)是當(dāng)時國際上通用的，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)也必須采用國際通用的標(biāo)準(zhǔn)，英文翻譯和國際通用解釋要相同，設(shè)備名稱、控制方式、操作方式等所包含的固有名詞的翻譯要準(zhǔn)確，說明文字用英文的解釋要清晰明了，各專業(yè)、各工藝流程的銜接要緊密，不能出現(xiàn)遺漏。控制原理圖、供電系統(tǒng)圖、相同設(shè)備的面板布置要樣式一致，電氣符號、設(shè)備代號和表示都要統(tǒng)一，圖框、圖名、圖幅和修改版次等等的使用要符合外方要求，配管時標(biāo)注的相對尺寸也要統(tǒng)一，中英文對照，字體大小、字型，在圖中的位置標(biāo)注一致，選用的設(shè)備、電氣元器件和電纜型號也要一致。
對于外方的過于繁瑣的細枝末節(jié)的要求，要按現(xiàn)行國際標(biāo)準(zhǔn)進行解釋，以達到雙方的諒解。
10、結(jié)論
PLC在帶式運輸機中應(yīng)用很普遍，通過軟件編程，對現(xiàn)場的所有保護進行邏輯控制，對帶式運輸正反轉(zhuǎn)、跑偏、電機過熱、拉繩、打滑事故進行監(jiān)測，及帶式運輸機產(chǎn)生物料堆積時報警并急停，具有聯(lián)鎖功能等。對它在電氣設(shè)計時應(yīng)考慮到可能出現(xiàn)的事故，在PLC控制室中編程都可以實現(xiàn)，這樣可以安全可靠地實現(xiàn)預(yù)計功能，并大大提高設(shè)備的工作效率和壽命。國外工程要求圖紙符號一致，翻譯準(zhǔn)確，設(shè)計無遺漏，符合國際標(biāo)準(zhǔn)。
相關(guān)輸送機產(chǎn)品：
1、
皮帶輸送機
2、
斗式提升機
3、
刮板輸送機
