唐健佳

（云南工業(yè)技師學(xué)院，云南曲靖，655000）

0 引言

自動送料系統(tǒng)在礦業(yè)工程中被廣泛使用[1,2]，其中帶式輸送裝置具有運輸效率高，輸送距離遠(yuǎn)，承載能力強等特點，在機械、煙草、采礦等工程中得到了廣泛應(yīng)用。目前，針對帶式輸送裝置控制系統(tǒng)的設(shè)計，其基本設(shè)計思想是基于工業(yè)用PLC控制器，采用開關(guān)電子器件控制或通信控制等手段，通過界面設(shè)計軟件（如WINCC、KingVIEW等）設(shè)計輸送過程界面監(jiān)控系統(tǒng)，從而達(dá)到礦石等物料輸送可視化控制與監(jiān)控[3]。衛(wèi)晉鵬[4]以DTL120型帶式輸送機為研究對象，設(shè)計研制了其智能化控制系統(tǒng)，使得帶式輸送機可根據(jù)村實時的負(fù)荷力變化而輸出動力，從而可提高煤礦生產(chǎn)效能。劉穎[5]等為了提高帶式輸煤機的效能，研究了某型號輸送機的控制系統(tǒng)基本架構(gòu)，采用S7–1200系列PLC控制器獲取控制系統(tǒng)各傳感器傳送的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行了開工至界面的設(shè)計。杜佳[6]針對煤礦用帶式輸送機故障發(fā)生率高、穩(wěn)定性差、安全性低等問題，基于PLC技術(shù)，并融合Profibus–DP通信總線技術(shù)、變頻器技術(shù)等，設(shè)計研制了某型號帶式輸送機控制系統(tǒng)，結(jié)果表明，新設(shè)計的輸送機控制系統(tǒng)在故障發(fā)生率、煤料運輸量以及用電總量等關(guān)鍵指標(biāo)都有較好的表現(xiàn)。帶式輸送裝置可通過組合連接方式提高輸送距離，如兩級輸送、三級輸送等，并隨著級連數(shù)量的增加，其傳輸距離成比例增加。本文針對某三級傳送帶輸送系統(tǒng)，基于三菱FX–2N系列PLC，對其控制需求進(jìn)行了分析，并根據(jù)需求設(shè)計了控制程序，得到了滿足需求的控制系統(tǒng)。

1 三級自動送料裝置

■1.1 三級送料裝置基本構(gòu)造

如圖 1所示，三級自動送料裝置主要由三級電機M1、M2和M3；物料傳送帶A、物料傳送帶B和物料傳送帶C；進(jìn)料閥開關(guān)K1、料滿檢測傳感器S1、貨車重量床感情S2；貨車到位指示燈L1和可進(jìn)車指示燈L2。

圖 1 三級送料裝置基本構(gòu)造

■1.2 自動送料控制需求

根據(jù)圖 1所示的送料裝置基本構(gòu)造，設(shè)計送料裝置的控制需求有五點。

（1）送料裝置在未收到料滿傳感器S1信號時，系統(tǒng)處于待機狀態(tài)，控制傳送帶的電動機M1、M2、M3處于OFF狀態(tài)。

（2）系統(tǒng)啟動后，料滿傳感器S1檢測堆料狀態(tài)，當(dāng)堆料未達(dá)到一定量后，打開進(jìn)料控制閥門K1，至堆料達(dá)到一定量后，進(jìn)料閥門K1關(guān)閉。

（3）系統(tǒng)啟動后，裝車平臺可進(jìn)車指示燈L2（綠燈）亮貨車可以開進(jìn)平臺。10s后，車到位指示燈L1（紅燈）亮，綠燈熄滅，表示貨車到位。

（4）貨車到位后，傳送帶電動機M3首先啟動，過5s后傳送帶電動機M2啟動，再過5s后傳送帶電動機M1啟動。過5s后料罐出料閥K2打開，貨車開始裝料。

（5）裝車平臺下的壓力傳感器S2檢測到貨車裝滿料后S2為ON，發(fā)出信號，使料罐出料閥K2關(guān)閉，同時傳送帶帶電動機M1停機。過5s后傳送帶電動機M2停機，再過5s后，傳送帶電動機M3停機。傳送帶停機過程中，貨車開出裝車平臺，壓力傳感器S2信號過一會兒自動變?yōu)镺FF。進(jìn)車指示燈L2（綠燈）亮，可重新開始新的下料裝車流程。

2 程序設(shè)計

■2.1 控制思路

根據(jù)控制需求可知電動機控制策略為正向順序啟動（M3→M2→M1）和反向順序停止（M1→M2→M3）為主的順序控制，如圖 2所示。因此，可使用使用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖進(jìn)行順序控制程序的編制，而堆料控制和貨車進(jìn)出平臺控制可放在順序控制程序外執(zhí)行。

圖 2 控制思路流程圖

堆料控制是由進(jìn)料閥（K1）和料滿檢測傳感器（S1）來完成控制的，其控制應(yīng)考慮如下兩點：

（1）系統(tǒng)啟動時，若未裝滿料，料滿檢測傳感器S1為OFF，進(jìn)料閥（K1）打開裝料，直到料滿傳感器S1為ON，其觸點閉合，料滿停止裝料。

（2）每次裝車完畢，都重復(fù)上述動作，即K1打開裝料直到S1為ON，其觸點閉合，料滿停止裝料。

貨車進(jìn)出裝車平臺的控制由壓力傳感器S2、可進(jìn)車指示燈（綠燈）L2和車到位指示燈（紅燈）L1來完成控制的，其作用分別如下兩點：

（1）紅燈L1與綠燈L2：當(dāng)綠燈L2亮?xí)r，表示有貨車進(jìn)入平臺，進(jìn)入時間用定時器設(shè)定（設(shè)為10s）；10s后紅燈L1亮，綠燈L2熄滅，表示車已到位，可以啟動進(jìn)料工序了。

（2）壓力傳感器S2：在料罐的出料閥K2打開裝料后，經(jīng)過一定時間壓力傳感器S2為ON自動發(fā)出信號，表示料已裝滿，系統(tǒng)以此信號來關(guān)閉料罐出料閥K2，并逐一停止傳送帶電動機的運行。

■2.2 PLC的I/O分配

根據(jù)控制需求，基于三菱FX–2N型號PLC設(shè)計控制系統(tǒng)I/O分配表如表 1所示。氣動開關(guān)SB1用于系統(tǒng)通電啟動，傳感器S1和S2對應(yīng)輸入繼電器X1和X2，三臺電動機開關(guān)檢測對應(yīng)輸出繼電器Y10、Y11和Y12。

表 1 控制系統(tǒng)I/O分配I表

■2.3 基于GX Developer的程序編制

根據(jù)上述分析，在三菱PLC編程軟件GX Developer中進(jìn)行程序的編制，程序編制需注意：由于傳送帶啟動后需要保持運行狀態(tài)，因此其拖動電動機M1、M2、M3是用“SET”指令來驅(qū)動。當(dāng)三臺傳送帶電動機停止運行后，必須使紅燈（車到位指示燈）熄滅，保證綠燈（可進(jìn)車指示燈）亮，才能重新開始新的下料裝車流程。因而同時采用定時器T6的觸點來控制輸出繼電器Y2和Y3的開關(guān)。

得到電機控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖 3所示。使用M8002繼電器進(jìn)行PLC初始化，貨車到位時電動機按M3、M2、M1順序啟動，料裝滿時，電動機按M1、M2、M3順序停止，通過定時器T1~T6對需求延時時間進(jìn)行控制。

圖 3 三級拖動電機狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

得到程序流程程序如圖 4所示。系統(tǒng)停止時，對全部輸出元件與狀態(tài)置位初始狀態(tài)S0，在未滿料X1=OFF，系統(tǒng)啟動X0=ON，完成一次裝車X2發(fā)出脈沖，驅(qū)動進(jìn)料閥打開Y0=ON，滿料時X1=ON；進(jìn)車時間結(jié)束后，紅燈發(fā)光Y2=ON，裝車完成后T6=ON，Y2=OFF，當(dāng)綠燈開啟Y3=ON時，表示可進(jìn)車，進(jìn)車時間設(shè)置為10秒。

3 結(jié)束語

采礦用某三級傳送帶送料系統(tǒng)，基于三菱PLC設(shè)計研制了其控制系統(tǒng)。根據(jù)裝置自動控制需求，進(jìn)行了控制思路分析，進(jìn)行了PLC的I/O分配，并在GX Developer中進(jìn)行了電機順序控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和系統(tǒng)控制程序梯形圖的編制，得到了滿足要求的控制系統(tǒng)。根據(jù)控制需求可知，亦可采用其他嵌入式控制系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，以實現(xiàn)多任務(wù)并行處理系統(tǒng)的設(shè)計。

圖 4 控制流程程序