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(山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030006)

引言

隨著自動(dòng)化技術(shù)的迅猛發(fā)展，皮帶運(yùn)輸機(jī)已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化的冶金、電力、煤炭、化工、建材、碼頭、糧食等工業(yè)企業(yè)中。傳統(tǒng)的運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)通常是采用繼電接觸器控制系統(tǒng)，這種控制方式不但設(shè)計(jì)制造困難，而且可靠性不高，故障查找和排除也往往費(fèi)時(shí)和困難?？删幊踢壿嬁刂破鱗1](簡(jiǎn)稱PLC)是隨著數(shù)字電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)等多種現(xiàn)代新技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新型的工業(yè)控制裝置。PLC擁有控制功能強(qiáng)大、體積小、耗能低、系統(tǒng)工作可靠、硬件維修方便、擴(kuò)展靈活、編程簡(jiǎn)單易學(xué)等優(yōu)點(diǎn)。目前，PLC已在自動(dòng)化控制領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，并成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的支柱產(chǎn)品之一。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)是一個(gè)采用4條皮帶運(yùn)輸機(jī)的傳送系統(tǒng)，分別用4臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，其控制要求如下：

(1)順序啟動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)先啟動(dòng)最末一條皮帶M4，經(jīng)過(guò)5 s延時(shí)后，再依次啟動(dòng)其他皮帶。

(2)逆序停止。停止時(shí)，應(yīng)先停止最前一條皮帶M1，待料運(yùn)送完畢，經(jīng)過(guò)5 s延時(shí)后，再依次停止其他皮帶。

(3)處理故障。在運(yùn)行過(guò)程中，如果某條皮帶發(fā)生故障，該皮帶及其前面的皮帶應(yīng)立即停止運(yùn)行，而該皮帶以后的皮帶待料運(yùn)完后才停止。例如M2發(fā)生故障，M1、M2立即停，經(jīng)過(guò)5 s延時(shí)后，M3停，再過(guò)5 s，M4停。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

2.1 PLC選型[2]

PLC器件是PLC控制系統(tǒng)中的核心部件，正確選擇PLC器件對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著非常重要的作用。選擇PLC，主要是選擇PLC的生產(chǎn)廠家和型號(hào)。確定生產(chǎn)廠家，主要考慮設(shè)備使用者的要求、PLC廠家配套產(chǎn)品的一致性及通用性以及技術(shù)服務(wù)等方面的因素。PLC廠家確定后，型號(hào)的選擇主要取決于控制系統(tǒng)的技術(shù)要求。從技術(shù)的角度考慮，以下幾點(diǎn)應(yīng)引起重視。

2.1.1 CPU性能

CPU的功能應(yīng)與編程能力、用戶存儲(chǔ)器的容量、軟件開(kāi)發(fā)能力、通信能力等方面相適應(yīng)。

2.1.2 指令系統(tǒng)

對(duì)于一般僅需要開(kāi)關(guān)量控制的小型設(shè)備，小型PLC便可滿足，若系統(tǒng)要求PLC實(shí)現(xiàn)某些特殊的功能，則需要考慮是否有相應(yīng)的指令來(lái)完成。

2.1.3 輸入/輸出(I/O)點(diǎn)數(shù)

應(yīng)確定PLC的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，明確這些I/O信號(hào)是模擬量信號(hào)或開(kāi)關(guān)量信號(hào)，是交流量信號(hào)或直流量信號(hào)，還有這些信號(hào)的電壓等級(jí)，以及是否有特殊的要求。

2.1.4 物理結(jié)構(gòu)

PLC按物理結(jié)構(gòu)可以分為整體式和模塊式兩種，在滿足控制要求的前提下，生產(chǎn)成本也是考慮的因素之一。整體式PLC一般應(yīng)用于小型的控制系統(tǒng)中，其每一個(gè)輸入/輸出點(diǎn)的平均價(jià)格相對(duì)較低。

2.1.5 通信能力

PLC的通信能力是必須考慮的問(wèn)題，在選擇PLC的通信能力方面應(yīng)有一定的超前意識(shí)，考慮發(fā)展空間的余量。

本設(shè)計(jì)選用FX系列中性價(jià)比比較高的FX1N系列的PLC。

2.2 I/O分配表

根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，本系統(tǒng)的輸入信號(hào)有啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、4條皮帶的故障開(kāi)關(guān)等，輸出信號(hào)控制的對(duì)象為4條皮帶。其I/O分配表見(jiàn)表1。

表1 I/O分配表

2.3 I/O接線圖

根據(jù)本系統(tǒng)的控制要求，其I/O接線圖如圖1所示。

圖1 I/O接線圖

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)[3]

控制功能可以通過(guò)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的聯(lián)合使用，或者用移位寄存器指令，也可通過(guò)比較指令來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，采用時(shí)序設(shè)計(jì)法來(lái)完成。軟件采用三菱公司全系列PLC的通信編程軟件，名稱為GX Developer?？刂屏鞒虉D如圖2所示。

4 系統(tǒng)調(diào)試

4.1 輸入程序

通過(guò)計(jì)算機(jī)將編寫(xiě)好的程序正確輸入PLC中。

4.2 靜態(tài)調(diào)試

根據(jù)系統(tǒng)的I/O接線圖正確連接輸入設(shè)備，進(jìn)行PLC程序的靜態(tài)模擬，輸入輸入信號(hào)，然后觀察PLC的輸出指示燈是否滿足控制要求，否則檢查并修改程序，直至輸出指示燈滿足控制要求。

4.3 動(dòng)態(tài)調(diào)試

根據(jù)系統(tǒng)的I/O接線圖正確連接輸出設(shè)備，進(jìn)行系統(tǒng)的空載運(yùn)行試驗(yàn)，觀察輸出設(shè)備能否滿足控制要求，否則檢查控制線路接線和I/O接線或修改PLC程序，直至滿足要求。然后再連接好主電路及4臺(tái)電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行帶負(fù)載的動(dòng)態(tài)調(diào)試。如果滿足系統(tǒng)的動(dòng)作要求及可靠性要求，說(shuō)明此系統(tǒng)是可行的。

圖2 控制流程圖

5 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了皮帶運(yùn)輸機(jī)的順序啟停、故障處理等功能，提高了皮帶運(yùn)輸機(jī)的性能與效率。在實(shí)際生產(chǎn)中，可應(yīng)用于產(chǎn)品的流水線生產(chǎn)過(guò)程，提高生產(chǎn)效率。若在本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上再加上變頻調(diào)速系統(tǒng)，則可以實(shí)現(xiàn)皮帶運(yùn)輸機(jī)的全自動(dòng)化以及調(diào)速控制，使其應(yīng)用更加廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1] 湯自春.PLC原理及應(yīng)用技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2] 廖常初.FX系列PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[3] 王阿根.電氣可編程控制原理與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.