PLC技术在带式输送机自动控制系统中的应用研究

添加人：admin 发布时间：2015/12/15 9:07:38 来源：中国破碎机网

　　PLC是以微型计算机结构为基础，由传统的继电器控制发展而形成的新型工业控制器。其以程序控制为主，回路调节为辅，能完成逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算等功能，既能控制开关量、也能控制模拟量，控制规模从几十点到上万点，具有可靠性高，能适应工业现场的高温、冲击、振动等恶劣环境，用于实现机械设备、生产流水线和生产过程的自动控制。
　　PLC内部输入输出接点是数字逻辑接点而不是实物接点，开关性能非常可靠，而且PLC能完成逻辑控制功能，故避免了繁杂的外部连线。PLC技术的最大特点是采用了存储逻辑，即控制过程以程序方式放在存储器里，存储逻辑的特点是具有较大的灵活性和可扩展性。通过修改存储器里的程序就能改变工艺的控制过程，而修改程序比修改硬件接线容易，因此PLC技术正在越来越广泛地应用于电力、煤炭、石油、化工等工业生产中。
　　1工艺要求备，具有运输距离长、运输量大、操作简单、维修方便等特点，并担负着运输煤炭及运输人员任务，其可靠性直接关系到人员生命财产的安全。由于现场带式输送机的工作环境恶劣，经常发生胶带打滑、断带、超负荷、联轴器断开等故障，严重影响了正常生产。为了有效地对带式输送机进行监控，首先应分析带式输送机的故障，原有的带式输送控制系统由继电器连接组成，该系统功能差，维修麻烦，运行方式不灵活。带式输送机的执行继电器接点易烧毁，电机不能及时停机，则导致事故的发生。
　　引入PLC可编程控制器可解决上述问题。根据多年应用PLC的实践经验，依靠自力更生的技术力量，将PLC控制系统分为4个分站。其保护内容有：胶带跑偏，胶带车控制回路故障，胶带控制回路故障，位置信号丢失，堆料，满仓信号提示等。该系统的特点是：性能稳定，扩展能力强、技术含量高，维修、维护、系统改造方便灵活，能够及时准确反映被保护胶带的故障与类型，遇到严重事故能及时停车，发出声光报警信号，能及时适应生产现场需要，确保了带式输送机的安全正常运行，具有较广泛地适用性和推广应用价值。
　　2工作原理21硬件系统211PLC串行通信模块出电路，PLC主要用于输入输出之间的逻辑转换，逻辑信号流程可表示为输入一CPU逻辑转换一输出，输出信号对外围设备进行各种控制，实际上PLC只是起了中间变换器的作用。为实现控制系统数据的集中管理，将现场数据远程传输，采用了PLC串行通信模块。为减少电磁干扰，相应地收发器选取串行收发芯片MAX485.该文设计的PLC输入输出接口都附加了光电隔离电路，光耦选取6N137，防止接触不良，产生误操作。采用12V与24V电路的连接，需要额外增加电平转换电路，硬件框架如所示。其中PLC控制器是控制系统的核心，完成信号处理、逻辑判断、故障诊断和参数记忆功能。将接点开路电压提高到200V以上，闭合电流为5mA左右，从而保证了接点在有积灰的情况下仍能获得可靠的信号，同时对接点采取有效的防尘措施。实践表明，工业运行未出现信号丢失现象，可以确保系统正常工作。输出信号也采用了隔离驱动技术，防止外部设备故障对主机的影响111，PLC硬件系统如所示。
　　该系统主电路采用双直流电机串行拖动，双机串联运行在稳态下可以认为2个电机转速相等，流经电枢的电流相同，因而力矩也相等，根据电机的调速特性，钢丝绳能够受力均匀，主回路由电枢回路与励磁回路两部分组成，电枢回路由2组晶闸管整流器串行连接，采用顺序控制方法，一方面可以减少带式输送机启动期间无功冲击，另一方面可以减少晶闸管压降。励磁回路由2组反并联晶闸管整流器组成，可实现平滑调速、启动和制动。
　　212模拟显示模拟盘，用发光管组成的流动显示器可对胶带的运行工况进行显示。当胶带向某个方向行走时，形似胶带的流动光带自动沿相应行车方向移动，以模拟胶带车位置，光带流动方向模拟胶带转向和物料流动方向。胶带的走向用带箭头图形和绿色发光管指示。因此，操作人员在操作台上即可对胶带的转向，胶带当前所处的位置及工况一目了然。
　　213故障显示为了指示出各种故障的类型，在模拟盘的右上方安装了数码管，用于显示故障的编号，并对各个故障编号用文字进行标注，以方便工作人员查阅。
　　其故障编号及说明如表1，正常工作时，数码管显示为“0”。
　　表1故障说明故障处理措施胶带南跑偏人工纠错，胶带不停胶带北跑偏人工纠错，胶带不停胶带车控制回路故障停车检修胶带控制回路故障停车检修位置信号丢失点动走车找位置堆料手动退车满仓信号提示前方停车21.4事故报警报警采用安装在操作台外的电笛进行，当出现上述故障之一时电笛响，提示有关工作人员处理故障，如工作人员响应后按下报警按钮，电笛停止，故障已记忆，直到故障解除，故障显示才消除。如同时出现多处故障，则交替显示故障编号。
　　21.5停电保护系统停电后，所有接点自动复位，二次来电后，该系统不会自动启动。模拟盘此时只有光带闪云九操作人员启动按钮后，系统正常启动。停电前的一些重要信息保持记忆，二次投入时恢复原工作状态继续运行。
　　22软件系统该系统控制部分的软件流程如所示。响铃信号触发PLC中断，处理器先确定安全回路工作是否正常，以避免发生危险，在确认安全回路正常的情况下，处理器发出信号，控制制动闸松闸。为启动直流电机，需先建立励磁磁场。PLC处理器先控制励磁回路投切，再控制主回路电机的投切，由此直流电机开始运输物料或是载人，在电机运行过程中，处理器一直监控系统的安全状态和人工停车标志。当系统运行不正常，如钢丝绳脱槽、乘人过程、电机超速超温、电机过压过流等情况发生，处理器将控制直流电机停机，并通过继电器控制主开关抱闸，并把相应的系统非正常状态通过RS232总线传送给上位机，以实现整个煤矿主要电机的统一管理，并详细记录系统的运行记录和每个电机的安全记录。如果处理器检测到发生了人为停车会把相应的系统正常运行诸状态通过RS232总线传送给上位PC机，并控制电机实现正常停机121. 3结语由PLC为处理器的控制系统能充分发挥PLC可靠性高、驱动能力强、线路连接简单的优点，此种高可靠性的控制系统特别适用于恶劣的工业环境。该文设计的钢丝绳牵引带式输送机控制器系统能够实现对电机的可靠控制，并能将相应的状态信息与历史记录通过RS232总线传送给上位PC机做统一的管理。现场运行表明该设计的控制系统可靠性与稳定性较高。