淺談PLC及變頻器技術(shù)的帶式輸送機(jī)控制

朱遠(yuǎn)才

（云浮技師學(xué)院，廣東云浮，527300）

1 帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)和基本組成

1.1 帶式輸送機(jī)配套的硬件系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

帶式輸送機(jī)是一種摩擦驅(qū)動(dòng)以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。主要由機(jī)架、輸送帶、托輥、滾筒、張緊裝置、傳動(dòng)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(diǎn)到最終的卸料點(diǎn)間形成一種物料的輸送流程。它既可以進(jìn)行碎散物料的輸送，也可以進(jìn)行成件物品的輸送。除進(jìn)行純粹的物料輸送外，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過(guò)程的要求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線。

膠帶輸送機(jī)又稱皮帶輸送機(jī)，輸送帶根據(jù)摩擦傳動(dòng)原理而運(yùn)動(dòng)，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(jī)可在環(huán)境溫度-20℃至+40℃范圍內(nèi)使用，被送物料溫度小于60℃。其機(jī)長(zhǎng)及裝配形式可根據(jù)用戶要求確定，傳動(dòng)可用電滾筒，也可用帶驅(qū)動(dòng)架的驅(qū)動(dòng)裝置。

1.2 帶式輸送機(jī)和PLC系統(tǒng)的適配性

計(jì)算機(jī)CPU選擇Qo2CPU和PROFIBUS-DP主/從CPU來(lái)分配集中式LF任務(wù)。主PLC輸入模塊選擇4個(gè)16點(diǎn)，8個(gè)32點(diǎn)，QX40和QX41數(shù)字輸入模塊，1個(gè)16點(diǎn)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(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及變頻機(jī)器的參數(shù)設(shè)定

CC-Link網(wǎng)絡(luò)用于中央控制系統(tǒng)，CC-Link網(wǎng)絡(luò)由PLC控制箱的主站、PLC控制箱的主站、PLC通過(guò)CC-Link單位.其中ACS800系列逆變器是我公司生產(chǎn)的一種高性能逆變器，它采用直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）技術(shù)，并結(jié)合多種先進(jìn)的制造工藝。交流電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制是一種較好的電機(jī)控制方法，它可以直接控制交流電機(jī)的所有基本參數(shù)。PLC作為主控制器，負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)桨踩\(yùn)行狀態(tài)，并從傳感器、變頻器、皮帶機(jī)并將各種運(yùn)行參數(shù)發(fā)送給PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。帶式輸送機(jī)的運(yùn)行方式可分為獨(dú)立運(yùn)行和聯(lián)鎖運(yùn)行，獨(dú)立運(yùn)行的頻率通過(guò)PLC通過(guò)模擬信號(hào)發(fā)送給兩個(gè)逆變器運(yùn)行時(shí)，PLC根據(jù)外部設(shè)定和運(yùn)行的數(shù)據(jù)，將運(yùn)行頻率反饋給變頻器的主電機(jī)。轉(zhuǎn)速等，使從機(jī)能及時(shí)根據(jù)差值進(jìn)行校正，從而實(shí)現(xiàn)兩電機(jī)轉(zhuǎn)速和功率平衡的同步電機(jī)的各種旋轉(zhuǎn)狀態(tài)、電流、故障等。

2 PLC及變頻器在帶式輸送機(jī)中的運(yùn)用策略

2.1 硬件設(shè)計(jì)貼合PLC系統(tǒng)要求

首先硬件設(shè)計(jì)要在操作臺(tái)上考慮PLC系統(tǒng)的控制路線和機(jī)理。例如，控制單元操作模式下的選擇開(kāi)關(guān)有5個(gè)檔位：鎖定、就地、維修、集中控制和一個(gè)操作。在閉鎖塊中，PLC處于非安全運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)控制執(zhí)行力和系統(tǒng)隔離。在局部換檔時(shí)，司機(jī)在操作臺(tái)上控制該帶式輸送機(jī)的啟停，均達(dá)到有效的故障保護(hù)。在檢查和修理一個(gè)類似于本地齒輪的齒輪時(shí)，只需拆下除拉線開(kāi)關(guān)外的所有外部故障保護(hù)功能。在集中控制裝置中，帶式輸送機(jī)根據(jù)煤流的原理，根據(jù)帶式輸送機(jī)的前進(jìn)和后退，通過(guò)輸入連接點(diǎn)或通訊網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)集中控制實(shí)現(xiàn)倒流煤，煤流電機(jī)，停止，操作按鈕無(wú)效，緊急停止按鈕有效：在慢檔，類似于國(guó)產(chǎn)齒輪，只需去掉防滑保護(hù)，本實(shí)用新型使用主要用于皮帶、硫化帶、輸送帶等的檢修狀態(tài)，通過(guò)操作臺(tái)各外部裝置的啟動(dòng)按鈕和停止裝置，使駕駛員能獲得保護(hù)功能。外部故障通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)。

其次，該系統(tǒng)主要由信號(hào)采集系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成，信號(hào)采集系統(tǒng)主要采集電機(jī)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、開(kāi)關(guān)量帶式輸送機(jī)的滑動(dòng)、跑偏、縱向撕裂等。信號(hào)處理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的計(jì)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(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由兩個(gè)V196系列逆變器、兩個(gè)旁路逆變器和一個(gè)回路組成，以保證變頻系統(tǒng)的故障不影響設(shè)備的運(yùn)行。

從軟件的角度出發(fā)，選擇以PLC和變頻器技術(shù)為核心的帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)作為D型控制系統(tǒng)。該方案將帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)分為上位機(jī)程序和下位機(jī)程序兩部分。前者包括通信模塊、信號(hào)采集模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊和顯示接口模塊。后者由觸摸屏、數(shù)字通信處理量、工作模式選擇等模塊組成。通過(guò)構(gòu)建上述軟件結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的啟動(dòng)/停止/故障控制、向變頻器發(fā)送轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩信號(hào)等功能。讀取變頻器的狀態(tài)值/實(shí)際值，調(diào)整變頻器的參數(shù)值。

2.2 變頻控制軟件接受頻路

在PLCJ技術(shù)和變頻控制軟件介入運(yùn)用的方案中，主傳動(dòng)帶采用頭、尾一路驅(qū)動(dòng)，頭、尾兩個(gè)電機(jī)同時(shí)進(jìn)行負(fù)載。雖然變頻器在電機(jī)選型上有一定的一致性，但在實(shí)際應(yīng)用中，電機(jī)、滾筒、減速機(jī)在材料、工藝等方面都存在誤差，許多電機(jī)很難與傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)完全一致，導(dǎo)致各傳動(dòng)鼓的牽引力不均勻，負(fù)載分布不均勻。兩臺(tái)變頻器之間的通信實(shí)現(xiàn)了速度同步，但PLC控制系統(tǒng)仍需要外部控制。當(dāng)系統(tǒng)通電時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)開(kāi)關(guān)位置設(shè)置標(biāo)記位置，然后選擇流量進(jìn)行事故停止信號(hào)的判斷，并在事故停止完成時(shí)進(jìn)行設(shè)備啟動(dòng)前進(jìn)行。啟動(dòng)前，如果啟動(dòng)前的時(shí)間不超過(guò)規(guī)定的時(shí)間，可以根據(jù)煤流的倒轉(zhuǎn)方向直接向主設(shè)備發(fā)送啟動(dòng)命令根據(jù)煤流動(dòng)方向的倒轉(zhuǎn)此時(shí)，系統(tǒng)中的所有設(shè)備都將沿煤流方向依次延時(shí)停機(jī)。

2.3 上位機(jī)程序更新

主機(jī)程序選擇WK系列觸摸屏。實(shí)現(xiàn)了對(duì)帶式輸送機(jī)全過(guò)程運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)，保護(hù)了帶式輸送機(jī)的運(yùn)行，并設(shè)定了一些參數(shù)。數(shù)據(jù)在線監(jiān)測(cè)功能：主要實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)保護(hù)裝置、電流、頻率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、線速度、電機(jī)溫度、軸承溫度在帶式輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中顯示溫度等數(shù)據(jù)。參數(shù)設(shè)置和運(yùn)行功能：實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的啟?？刂疲O(shè)置各保護(hù)參數(shù)，運(yùn)行參數(shù)?？傊?，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)已不能滿足廣大生產(chǎn)廠家的需求，生產(chǎn)廠家必須引進(jìn)先進(jìn)的控制技術(shù)。PLC和變頻技術(shù)改進(jìn)了現(xiàn)有的帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)，提高了生產(chǎn)效率，保證了帶式輸送機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。從而減少了工作過(guò)程中的故障發(fā)生。

3 帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)的改造升級(jí)

3.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的軟件控制

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，可控驅(qū)動(dòng)技術(shù)、液力偶合器驅(qū)動(dòng)技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)、粘彈性流體傳動(dòng)技術(shù)是常用的驅(qū)動(dòng)方式。帶式輸送機(jī).CST可控傳動(dòng)，主要優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)效果穩(wěn)定，傳動(dòng)效率高，具有綜合保護(hù)功能，調(diào)速范圍寬等。值得注意的是，由于CST可控驅(qū)動(dòng)器的體積過(guò)大，給安裝和維護(hù)帶來(lái)了許多不便。本實(shí)用新型具有啟動(dòng)時(shí)間短、能量平衡率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。然而，該設(shè)備并不是專門(mén)為輸送帶設(shè)計(jì)的。因此，在使用中存在一些錯(cuò)誤。變頻調(diào)速系統(tǒng)具有負(fù)載適中、傳動(dòng)平衡率可控等優(yōu)點(diǎn)。粘性流體；傳熱系統(tǒng)；應(yīng)用；工業(yè)性能；控制

3.2 保護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)控制

在實(shí)際調(diào)查過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)，輸送機(jī)的工作環(huán)境、強(qiáng)度、正常運(yùn)行等因素對(duì)其影響很大，甚至導(dǎo)致設(shè)備故障。因此，帶式輸送機(jī)必須配備適當(dāng)?shù)母叨缺Ｗo(hù)傳感器，以減少和避免帶式輸送機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題。通常，溫度傳感器、旋轉(zhuǎn)線圈、速度傳感器等的保護(hù)對(duì)帶式輸送機(jī)系統(tǒng)具有保護(hù)作用。在輸送帶的傳動(dòng)裝置中增設(shè)噴水管和溫度傳感器保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)了在輸送帶噴水管.將旋轉(zhuǎn)線圈埋入帶式輸送機(jī)系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)帶式輸送機(jī)斷帶信號(hào)的采集和磁場(chǎng)變化的檢測(cè)，可以對(duì)斷帶故障進(jìn)行分析判斷。速度傳感器安裝在傳送帶上，如果傳送帶的運(yùn)行速度太大，它將停止工作。