張曉友

（北方重工集團(tuán)有限公司 遼寧 沈陽 110027）

1 設(shè)計原則及方案

圓料場刮板式混勻堆取料機(jī)分為堆料機(jī)和取料機(jī)相對獨立的兩個部分，但兩設(shè)備都是圍繞同一中心柱運(yùn)動，上機(jī)電源、聯(lián)絡(luò)信號共用一個集電環(huán)。堆取料機(jī)的動力電源類型一般為為交流380V，它是由料場附近的低壓變電所（一般現(xiàn)場稱為原料配電站）送到地坑內(nèi)的動力接線箱，再經(jīng)中心柱到集電器，由集電器再分送到堆料機(jī)和取料機(jī)。堆取料機(jī)與中控室相互提供的無源接點、聯(lián)絡(luò)信號，也是通過料場附近的低壓變電所內(nèi)的PLC柜送到地坑內(nèi)的控制電纜接線箱，再經(jīng)中心柱到集電器來連接的。

堆取料機(jī)的控制核心是可編程控制器（PLC），堆料機(jī)的回轉(zhuǎn)部分和取料機(jī)的行走部分采用變頻調(diào)速，作用之一可以減小啟動和停止時的機(jī)械慣性，降低機(jī)械震動；作用之二是根據(jù)實際現(xiàn)場條件調(diào)整速度，以滿足生產(chǎn)需要。

2 設(shè)計說明

2.1 堆取料機(jī)的控制方式

堆取料機(jī)均設(shè)四種控制方式，即中控室自動控制、機(jī)上自動控制、機(jī)上手動控制及機(jī)旁現(xiàn)場控制。

堆料機(jī)自動工況下的動作聯(lián)鎖：

正常起動：起動指令——響鈴15s(啟動變幅油泵)——回轉(zhuǎn)起動——堆料皮帶機(jī)起動——堆料臂變幅——來料棧橋皮帶機(jī)起動，各環(huán)節(jié)起動間隔10秒可調(diào)；

正常停機(jī)：停止指令——堆料機(jī)皮帶機(jī)停止——回轉(zhuǎn)至啟動位置停止（液壓變幅正常變化，最終停止在標(biāo)高位置）

取料機(jī)自動工況下的動作聯(lián)鎖：

正常起動：出料皮帶機(jī)起動——起動指令——刮板鏈驅(qū)動起動——料耙驅(qū)動起動——工作取料運(yùn)行機(jī)構(gòu)起動，各環(huán)節(jié)間隔10秒可調(diào)；

取料機(jī)正常停機(jī)：停機(jī)指令下達(dá)后皆是上述順序的逆過程；堆取料機(jī)非常停機(jī)：所有傳動同時停機(jī)。

2.2 堆料機(jī)部分

2.2.1 用途

當(dāng)來料棧橋皮帶運(yùn)送來的物料輸送到本機(jī)，由本機(jī)卸料皮帶卸到料場內(nèi)，采用連續(xù)合成式堆料方式將物料堆積成環(huán)型料堆，以達(dá)到均化和貯存的目的。

2.2.2 堆料機(jī)工作工藝

①初始堆料。堆料機(jī)在空料場開始接受堆料或者要在無料區(qū)域重新開始堆料，堆料機(jī)堆料臂首先降至下極限位置開始堆料，在第一堆時，當(dāng)料位計觸料后堆料臂自動上升4s，當(dāng)堆到標(biāo)準(zhǔn)高度后且觸料，料臂自動向逆時針方向回轉(zhuǎn)3度并下降一定的角度，開始堆第二堆料，當(dāng)料位計再次觸料后，堆料臂自動向逆時針方向回轉(zhuǎn)3度并下降一定的角度，開始堆第三堆料，這樣依此類推堆到40堆，初始料堆堆完。

②正常堆料。堆料按逆時針方向連續(xù)堆成。堆料區(qū)域120度。將堆料臂抬至標(biāo)準(zhǔn)高度并移至初始堆料的第一堆上方，以此為0度逆時針回轉(zhuǎn)至120度，同時從標(biāo)準(zhǔn)高度位置變幅至下極限位置，隨后堆料臂從120度逆時針回轉(zhuǎn)至0度，同時從下極限位置變幅至標(biāo)準(zhǔn)高度位置。堆料臂的回轉(zhuǎn)和變幅運(yùn)動均為連續(xù)運(yùn)動。

堆料臂回轉(zhuǎn)往復(fù)堆料，當(dāng)料位計觸料并達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)堆高度后，堆料臂將向逆時針方向多移位3度，即回轉(zhuǎn)行程將由120度變?yōu)?23度，接續(xù)的順時針方式堆料的回轉(zhuǎn)行程仍為120度。此后在新的120度區(qū)域內(nèi)堆料。依此類推。

3 硬件配置

堆料機(jī)硬件系統(tǒng)包括三臺配電控制柜。配電柜內(nèi)包括卸料皮帶電機(jī)、回轉(zhuǎn)電機(jī)、變幅液壓站和干油泵的控制線路。各線路都設(shè)有短路保護(hù)、欠壓保護(hù)和過熱保護(hù)裝置，其中回轉(zhuǎn)電機(jī)線路中還設(shè)有變頻器裝置，考慮啟動壓降問題，卸料皮帶電機(jī)回路中配備軟起動器。配電柜內(nèi)還包括控制電源隔離變壓器、照明電源變壓器?？刂乒駜?nèi)包括直流24V電源，可編程序控制器一套，以及中間繼電器若干。操作者使用的指示燈和控制按鈕安裝在控制柜的柜門上。

堆料機(jī)上的膠帶輸送機(jī)上設(shè)有拉繩、跑偏、打滑保護(hù)裝置，在堆料機(jī)堆料臂的前端設(shè)有一長一短兩個物料探測器，PLC通過物料探測器使堆料臂始終與呈拋物線狀堆頂保持盡可能小的等距落差，短的物料探測器作為堆料臂觸料的極限保護(hù)。在堆料臂俯仰角接點處設(shè)有旋轉(zhuǎn)編碼器，控制俯仰角度。在堆料機(jī)回轉(zhuǎn)處也設(shè)有旋轉(zhuǎn)編碼器，控制回轉(zhuǎn)角度。堆料機(jī)與取料機(jī)之間設(shè)有16°、21°夾角的行程開關(guān)和61°夾角的行程保護(hù)開關(guān)。堆料機(jī)上還設(shè)有上極限、標(biāo)準(zhǔn)堆高和下極限三個行程開關(guān)。

取料機(jī)硬件系統(tǒng)包括三臺配電控制柜、一個操作臺。配電柜內(nèi)包括刮板電機(jī)、工作行走電機(jī)、調(diào)車行走電機(jī)、干油泵電機(jī)、料耙液壓站的控制線路，各線路都設(shè)有短路保護(hù)、欠壓保護(hù)和過熱保護(hù)裝置。其中工作行走電機(jī)設(shè)有變頻器，以改變行走速度，進(jìn)而改變?nèi)×狭俊Ｕ{(diào)車行走電機(jī)設(shè)有軟啟動，具有軟起和軟停功能。同樣考慮刮板電機(jī)為雙110kw電機(jī)，電機(jī)啟動電壓降過大的問題，在刮板電機(jī)回路里配備軟起動器。配電柜內(nèi)還包括控制電源隔離變壓器、照明變壓器。直流24V和直流28V電源各一個，考慮電磁離合器（DC24V）離控制柜較遠(yuǎn)，并充分考慮電纜損耗，所以電磁離合器連接28V電源?？刂乒駜?nèi)包括可編程序控制器一套，隔離中間繼電器若干。操作臺上安裝有指示燈和按鈕，以便操作者觀察和使用。

在取料機(jī)刮板鏈上設(shè)有兩個接近開關(guān)，用于檢測刮板斷鏈。料耙軌道兩側(cè)各設(shè)有一個接近開關(guān)，一個行程開關(guān)，接近開關(guān)為工作開關(guān)，行程開關(guān)是極限保護(hù)開關(guān)。取料機(jī)行走裝置還設(shè)有電磁離合器，用于工作行走和調(diào)車行走之間的轉(zhuǎn)換。

堆取料機(jī)可編程序控制器選用SIEMENS公司的S7-300系列，具體配置如下：

堆料機(jī)：CPU CPU 314 1個

電源模塊： PS 307 1個

輸入模塊： SM 321 4個

輸出模塊： SM 322 4個

取料機(jī)： CPU CPU 314 1個

電源模塊： PS 307 1個

輸入模塊： SM 321 4個

輸出模塊： SM 322 3個

4 可編程序控制器的開發(fā)

堆取料機(jī)PLC梯形圖程序分為堆料機(jī)和取料機(jī)兩部分，每部分都包括主程序和手動、自動、機(jī)旁、報警器四個子程序之外，堆料機(jī)還包括初始堆料子程序，主程序是通過不同的條件進(jìn)入各子程序來完成相應(yīng)的功能。