李曉東，田成元

(甘肅交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州，730070)

0 引言

本文針對(duì)傳統(tǒng)皮帶運(yùn)輸機(jī)的節(jié)能運(yùn)行進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了基于PLC 的控制系統(tǒng)。可編程控制器（PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)自動(dòng)化控制，被稱為工業(yè)自動(dòng)化的支柱之一。

1 總體方案設(shè)計(jì)

1.1 皮帶運(yùn)輸機(jī)的結(jié)構(gòu)

該皮帶式輸送機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行正常、輸送能力大、部件摩擦強(qiáng)度低、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，能自由行走，在機(jī)體全長(zhǎng)或彎曲的地方可以橫向裝卸。引擎是一個(gè)能量源，有一個(gè)發(fā)射器，它與主機(jī)相連：物料不斷地被輸送到傳送帶上。滾子裝在擱板上，滾子由軸、軸承和標(biāo)準(zhǔn)袖等組成，輸送帶是承載機(jī)構(gòu)和牽引機(jī)構(gòu)。

1.2 運(yùn)輸機(jī)的工作流程

（1）啟動(dòng)

自動(dòng)啟動(dòng)：點(diǎn)擊自動(dòng)啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)信號(hào)燈亮，啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)（終端）M4載物架，延時(shí)5秒啟動(dòng)m3，延時(shí)5秒啟動(dòng)M2，延時(shí)5秒啟動(dòng)M1，5秒后啟動(dòng)M1，即啟動(dòng)M4【啟動(dòng)】%5延時(shí)5秒，啟動(dòng) m3【啟動(dòng)】%5 延時(shí) 5%M2【啟動(dòng)】%1【啟動(dòng)】%。M4 手動(dòng)激活 :點(diǎn)擊開始按鈕，開始光線明亮，通常情況下，啟動(dòng)皮帶機(jī)M4，按鈕然后點(diǎn)擊M3，然后開始M3的帶式輸送機(jī)，然后單擊按鈕平方米，開始帶式輸送機(jī)M2，終于按下開始按鈕M1，M1開始帶式輸送機(jī)。系統(tǒng)啟動(dòng)流程圖如圖1所示。

（2）停止

自動(dòng)停止：自動(dòng)停止按鈕，停止燈照亮，正常情況下，停止停止送電端(頭)皮帶機(jī)，后安排再次裝運(yùn)，以阻止其他帶式輸送機(jī)；M1手動(dòng)停止：按下停止按鈕，停止燈，在正常情況下，停止皮帶機(jī)M1，剎車燈燈;停止按鈕，然后單擊平方米，然后停止皮帶輸送機(jī)M2，M3，然后單擊停止按鈕，然后停止皮帶機(jī)M3，M4終于停止按鈕，然后停止M4帶式輸送機(jī)。系統(tǒng)停止流程圖如圖1所示。

圖1 皮帶啟動(dòng)流程圖

1.3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容

帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)采用PLC控制發(fā)動(dòng)機(jī)，控制煤的運(yùn)行，允許在緊急情況下按相反的順序啟動(dòng)、停止故障和停車。出現(xiàn)故障時(shí)，需要前面的皮帶輸送機(jī)和皮帶立即停止，啟動(dòng)自動(dòng)控制當(dāng)?shù)谝粋€(gè)開始最后的皮帶機(jī)，5秒之后延遲，進(jìn)而啟動(dòng)其他帶；當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，緊急開關(guān)應(yīng)手動(dòng)和自動(dòng)啟動(dòng)緊急開關(guān)，以停止所有帶寬傳送帶的維護(hù)，并停止與相應(yīng)數(shù)據(jù)相連的一個(gè)電流表，如果電流或電壓是手動(dòng)控制的，則可以手動(dòng)禁用。

2 皮帶運(yùn)輸機(jī)裝置控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

2.1 可編程控制器（PLC）的選型

可編程序控制器是專門為數(shù)字應(yīng)用程序操作而設(shè)計(jì)的電子設(shè)備。經(jīng)工業(yè)家綜合考察，系統(tǒng)選用日本三菱公司生產(chǎn)的FX3U系列PLC，型號(hào)為FX3U--4AD-PT-ADP，具體模塊技術(shù)參數(shù)如表1所示，并選用了小型化的功能模塊，。它具有更強(qiáng)的通信網(wǎng)絡(luò)、更豐富的指令系統(tǒng)、更強(qiáng)的存儲(chǔ)容量和更快的掃描速度，因此，可以在設(shè)計(jì)選擇時(shí)計(jì)算軟件的能力，一般采用能力估計(jì)。PLC及相關(guān)外部設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循易于納入工業(yè)控制系統(tǒng)并可擴(kuò)展其范圍的原則。PLC耗電量很小，產(chǎn)生的熱量也很低，所以它可以設(shè)計(jì)成密封灰塵而不需要定期維護(hù)。

2.2 通信接口

本設(shè)計(jì)的RS-232系列僅用于上下位機(jī)與控制模塊之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短程通信。通信有兩種方式：一種是前一步的順序通信，另一種是同步串行通信，異步通信的常見設(shè)計(jì)方法和特點(diǎn)是：接收機(jī)和接收機(jī)之間的時(shí)鐘統(tǒng)一既不嚴(yán)格，也不容易實(shí)現(xiàn)，它適用于1920到1920比特率之間的數(shù)據(jù)傳輸。洛杉磯系統(tǒng)的串行通信接口選擇了更多的RS-232接口。易受高電壓影響的串行接入線路和電路芯片從空間站板接口為保證電子通信在通信接口中的兼容性，將5V邏輯連接到RS-232端口需要轉(zhuǎn)換功率電平才能與TTL電路連接。

2.3 可編程控制器的特點(diǎn)

隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)擴(kuò)展到幾乎所有部門。工業(yè)界根據(jù)工業(yè)自動(dòng)化的客觀要求，PLC因其發(fā)展迅速而具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)?？煽啃浴⒒ゲ僮餍?、靈活性和用戶友好性是控制工業(yè)領(lǐng)域廣泛關(guān)注的問題，其主要特點(diǎn)如下：

(1）可靠性高：高可靠性是高可靠性的主要優(yōu)點(diǎn)之一。PLC的高可靠性是由于它采用了微電子技術(shù)，在這種情況下，大量的開關(guān)是通過無汞半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)的。高可靠性是電致發(fā)光控制設(shè)備的關(guān)鍵攜程公司由于采用了現(xiàn)代LSI技術(shù)，因此非?？煽俊?yán)格的生產(chǎn)工藝和先進(jìn)的電路阻斷技術(shù)。例如，三菱f系列PLC生產(chǎn)的平均閑置時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。

(2）在設(shè)計(jì)和制造過程中，采用了各種不受干擾的硬件和軟件。

（3）靈活適用：由于產(chǎn)品的系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化的硬件結(jié)構(gòu)和軟件模塊化設(shè)計(jì)，PLC不僅能適應(yīng)不同尺寸、復(fù)雜功能的控制要求，而且能適應(yīng)不同規(guī)模、復(fù)雜功能的控制要求。而且，在許多情況下，這些機(jī)構(gòu)的工作方式已經(jīng)改變。工藝流程它采用軟件代替大量的中間繼電器裝置、時(shí)間繼電器、會(huì)計(jì)等專門功能的繼電器控制系統(tǒng)，從而大大降低了設(shè)計(jì)負(fù)荷，安裝和連接控制系統(tǒng)。

3 皮帶運(yùn)輸機(jī)軟件以及調(diào)試設(shè)計(jì)

3.1 運(yùn)輸機(jī)軟件的流程圖框架

本文的軟件設(shè)計(jì)是以該應(yīng)急帶的設(shè)計(jì)和運(yùn)行為基礎(chǔ)的。一方面，它響應(yīng)無人機(jī)的交互命令，向主機(jī)皮帶實(shí)時(shí)提供狀態(tài)信號(hào)和參數(shù)。本程序是在實(shí)驗(yàn)PLC監(jiān)控仿真系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的輸送機(jī)控制程序的基礎(chǔ)上，采用監(jiān)控PLC組態(tài)軟件開發(fā)的計(jì)算機(jī)。

3.2 電機(jī)正反轉(zhuǎn)程序設(shè)計(jì)

驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)方向是根據(jù)逐步建立的發(fā)動(dòng)機(jī)模型和輸入數(shù)據(jù)，產(chǎn)生相應(yīng)的電子脈沖信號(hào)，并逐步控制發(fā)動(dòng)機(jī)。鍵盤傳送帶的寬度就像發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)子的最大加速度。報(bào)警包含信息。因此萬一出現(xiàn)故障，微調(diào)引擎方向必須停止，否則會(huì)降低到突然跳頻的程度，隨之而來的影響更大。開關(guān)信號(hào)應(yīng)在第一個(gè)方向的最后一個(gè)脈沖之后和第一個(gè)脈沖開始之前發(fā)出。另一次當(dāng)鍵盤狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，內(nèi)部程序檢測(cè)到p0.0狀態(tài)，從而啟動(dòng)和修改程序，實(shí)現(xiàn)遞進(jìn)引擎的正反轉(zhuǎn)控制。（b）PLC通過P1.0、P1.1、P1.2、P1.3輸出信息。對(duì)于nnn2003a推進(jìn)器，則轉(zhuǎn)換為以下條件之一：在特定速度下正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換的本質(zhì)是從+%到±1的過程。

圖2 軟啟動(dòng)程序設(shè)計(jì)流程圖

3.3 組態(tài)MCGS界面運(yùn)行的設(shè)計(jì)

圖3 四級(jí)傳送帶監(jiān)控模擬視圖

圖形工具在圖形編輯工具箱中可用，而標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)項(xiàng)目的圖形（如電工、按鈕和圖形）可在組織的磁帶庫中找到。指標(biāo)1備注單擊桌面配置環(huán)境圖標(biāo)，在配置環(huán)境和屏幕中間窗口之間選擇一個(gè)對(duì)話框，然后從中選擇一個(gè)對(duì)話框。表中描述了以動(dòng)畫圖形形式顯示的物理對(duì)象的特征參數(shù)。新建窗口并更改窗口屬性，添加元件并分布好位置，形成四級(jí)傳送帶監(jiān)控模擬視圖，如圖3所示。

4 結(jié)語

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，對(duì)帶式輸送機(jī)運(yùn)行過程中的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)偶然出現(xiàn)的各種各樣的故障，例如跑偏、撕裂、堆煤等情況，能根據(jù)不同的情況進(jìn)行相應(yīng)的處理，系統(tǒng)設(shè)計(jì)完全可以實(shí)現(xiàn)控制要求。本設(shè)計(jì)應(yīng)用到實(shí)際中，實(shí)時(shí)監(jiān)控帶式輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)智能化控制，提高了設(shè)備的可靠性和安全性，大大提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省人工和成本。