PLC在胶带输送机集中控制系统的应用.pdf

太原理工大学学报 1 9 9 9年 7月 J OUR NAL OF TAI YUAN UN I VER S I TY OF TE C HNOL OGY Vo 1 ． 3 0 No ． 4 J u l y 1 9 9 9 文 章 编 号 1 0 0 7 9 4 3 2 1 9 9 9 0 4 0 4 3 5 0 4 P L C在胶带输送机集中控制系统的应用 ， 太 ⋯院 ， 红 太 j 械 工 程 学 院 _普 山 煤 矿 f一 2 摘要主 要 论 述 了可 蝙 程 序 拉 制 器 PLc 在 腔 带 输 送 机 集 中拉 制 系 统 中 的 具 体 应 用 ； 详 细 阐 述 了 谣 集 中 拉 制 系统 的 软 硬 件 设 计 方 法 厦 应 用 中应 注 意 的 问 题 。 谣 系 统 的 应 用 在 实 际 中证 明 了 在 取 代 传 统 的 拉 制 装 置后 ， 提 高 了 系 统 的 可 靠 性 、 可 堆 护 性 和 可 操 作 性 。 关键词鉴堂塑兰垫 中 图 分 类 号TP2 7 4 ． A 盟 石 井 f 2 ‘ C J 彳 T 二 ‘ O 引 言 胶 带输 送机 的广泛应 用 ， 提高 了煤 矿输煤 运煤 系统的效率 。 采用 P L C作 为煤矿地 面胶带输送集 中 控制 的核 心， 取代 了传统 的继 电器 接触器 控制 装置 。利用 软件可 以方便地改 变工艺过程而满足不 同的要求 ， 不 存在继 电器等 机械触点 的使用 寿命短 及维护难的缺点 ， 提高 了系统的可靠性和工作效率 ， 减少 了操作和 维护人员 ， 并 为生产 和调度管理 提供 了极大的方便 ， 完全满足生产现场的需要 。 目前该 系 统已投人使用 ， 运行正常 。 1 控制系统 1 ． 1 工艺流程及控制要求 本 控制 系统 主要 控制胶 带机及其 相关设 备 ， 共 计 1 】台 ， 由给煤机 、 振 动筛 、 手选皮带机 、 破 碎机及 运输皮带组成 。 各设备所带负载变化较大 ， 功率变化 在 5 ～9 0 k W 之 间 ， 且分 布距 离较 长 ， 相互之 间联 络 困难 。该系统完成 了煤矿矿井原煤的筛选 、 分矸 、 破 碎 、 分离等工艺 ， 是地面生产 的重要组成部分。 为满足连续 自动化生产 ， 考 虑到 现场工艺要求 ， 减少堆煤 、 空 载运行 以及各种状 态监 测 ， 我们对生产 过程 的控制提 出如下条件 四个 煤 仓煤 位实 时 显 示 ， 当任 一煤 仓 满 仓 时 ， 则必须全线停 车 ， 以免发生堆煤事故 ； b ．每 台设 备都有 本地 起 、 停 和事故 通 知按钮 ， 可进行本地本 台设备 的单独调试 ， 以便于检 修 ； c ．正常 工作 时 ， 必须 保证逆 煤流起 车 ， 顺 煤 流 停 车 ； d ．每次起 车、 停 车、 发 生事 故 时都 必 须要 有报 警信号 ； e ．正 常起车 时， 能 以 2 1 4皮 带和 Z 1 5皮带 分段 起 车 ； f ．在工作方式 上 ， 各设 备起 停优 先级别不 同； g ．工艺流程图动 态显示 ， 并 将发 生事 故的电机 以数码显示 ； h ．各种设备实 时监铡并 以电压 表形式输 出； i ．三种工作 状态 显示 和十六种语音报警 ； j ．电机保 护 电路 。 设备分配 图如 图 1所示 。 培堞机 捆 l 设鲁 分配 捆 1 ． 2 硬件组成夏控制方案 据上述控 制要 求和 P LC工作原理 及 进一步 的 分析表明 ， 该控制 系统 同时控制 1 1 台设 备且输 出输 ①殷勇辉 ． 男 ， 1 9 7 1年 l O月生 ． 醺士 、 研究方 向 - 煤 矿设备 的监控 ， 0 3 0 0 2 4 收靖 日期 一 1 9 9 8 - 1 2 - 1 0 1／ 乡 多第 多 籼 维普资讯 太 原 理 工 大 学 学 报 第 3 0卷 入信 号均 为开关量 ， 有典型 的继 电特性 。选 用 F X2 8 0 M 为主控机 J ， 该系列机 有 2 O条基 本逻辑 指令 ， 8 7 条 功能指令 ， 完 全满足控制要求 系统输 人点 直 接接人 P L C输人 端 口， 有本机 2 4v供 电 。 输 出直接 控 制 固态 继 电 器 ， 外 接 2 2 0 V 交 流 电 。本 系 统 共 有 5 3个输人点 ， 2 7个输 出点 ， 采用反复扫描 方式 。 完成 对模 拟显示盘 、 语音 系统 、 远方 控制单元 、 驱动机 构 等 的控 制 ，见 表 1 和 图 2 ． 表 1 P L C输 入输 出点 分 配表 输 点 I 输 出点 0 电机保 护 1 2 语 音 系统 工作方 式 3 电动机 驱动 l 1 控制按 钮 l 2 煤 位指示 远方控 制按钮 指示 灯 煤位状 态 秒脉 冲 1 台计 合计 2 7 图 2 PLC 集 中控 制 系 统 框 图 该系统采用数字化模拟显示 盘 ， 具有 电机 电压／ 电流 、 事故 编号 、 动态工 艺流程 以及煤仓满仓等显示 功能 ，电机保 护电路有效地保证 了系统在起动 时和 工作过程 中的 电机 保 护 ， 以霍尔 器件 电流互 感器监 测 电流变化 作 为依据 ， 通过设 定 电流保 护门槛来进 行保 护 驱动机构 采用 了新 型电力电子器件 固态继 电器 S S R， 它是一种 四端器件 ， 两端作 为辅人 ， 两端 作 为输 出， 中间采用 光 电耦台实 现 电气隔离 。S S R 通过可控 硅电子开关接通或关断 负载 。它去掉机械 触点 所带来 的种种麻烦 ， 可靠性提高 ， 同时 固态继 电 器不需 要 功率驱 动 ， 加 以 mA级 电流便 可 控制 ， 使 其负载 达到 几十 A左 右 ， 用 以控制接 触器 ， 驱 动胶 带机 2 软件设计 软件 采用梯形 图编程“ ] ， 据模块 化原则 划 分为 相对独立 的功能块 。 由于初 始起 动电流极 大 ， 近乎额 定 电流的 8倍左 右 ， 若 以直接 通过 电流大小判 断电 机工作状况 ， 则会 发生 报警 误动作 我们采用速动保 护 、 使 系统 通过 软件 实 现 ， 当起 动初 始避 开 报警 判 断 ， 再进 电流保 护检测状 态 软件设 计将 远方操作按钮作为远方操作站的一 次信号 ， 规定 了在设定方式下 ， 不 同工作线路设备的 运行状态和在线设备 的联 锁起／ 停条件 。 如正 常工作 时 ， 要求 系统 中各 电动机按 逆工 艺流程 方向依 次延 时起动 。为防止其 中一 台设备 故障停运 造成 物料堵 塞 ， 各个 电机需 有前后运行联锁 。 正常停 车为尽快 出 清物料 ， 减少设 备空转时间 ， 要求各电动机按顺工 艺 流程 方向依 次停止 。 在 检修状态 ， 可单独 运行本地设 备 ， 直到处于工 作方 式或检修结束 ， 才 由主控 台起作 用 由于输 煤系统为逆煤 流起 动 ， 顺煤 流停车 ， 在 单 机 联锁 及系统联锁保 护方 面 ， 据工 作线路要求 ， 对 在 线设备 的运行条件 和相关设 备的运 行条件检修方式 超前确认 ， 同时输 出允许／ 禁止设 备起／ 停条件 ， 保证 了检修设备 和电器设备 的安全运行 。 系统开机 以后 ， 首先检测工作状态选择按 钮 ， 若 处于工作方式 ， 则进行正常 的运行 ； 若处 于检修或事 故状态 ， 则转人 相应 的功能块 。任何情况 ， 急停按钮 均可停止 全部设备 ， 以备 突发事 故时使用。 主程 序流 程 图 ， 如 图 3所 示 。 圈 3 主程 序流 程 围 3 控制功能 将 控制 功能分如下 3步叙 述 。 3 ． 1 工 作 状 态 1 当前 一 台设 备 发生事 故 ， 则 系统全线停 车 ， 语音 系统 报警0 ， 同时 显示器 显示 出该 设 备 的事 故 编 号 。 2 系统 正常 驱动 为逆 煤 流起 动 如 图 l为 从 维普资讯 第 4期 般 勇辉 等 P L C在 胶带 输送 机集 中控制 系统 的应 用 2 1 4皮带或从 2 1 6皮带 开始起车 ， 然 后延时顺序起 动其后设备 ， 并保证前后设备联锁 。 3 当正 常停车 时 ， 以皮带上 不剩煤 为准 ， 依 次 停 车 。 4 后面 的设备优先前设备 的起动 、 停 止 。 3 ． 2 检 修 状 态 在检修 时间， 只要将工作方式置为检修状态 ， 则 在 软件上 已经 封锁 了工作状态 的逆起 和顺 停 动作 。 但 每个 设 备可进 行单 台单机设 备 的起 停 和顺 停控 制 。 3 ． 3停 机 状 态 1 急停 煤位满仓 l s后则报警停车 ； 任一 台设 备发生事故 ， 则马上停车 ； 任一 台设 备本地急停按钮 按下 ， 则全线停车 。 2 正 常停车 当要 求停 车时 ， 以皮 带上不 留煤 为准 ， 从给煤机开始顺序延时停车 。 注 每次 主控 台工作 ， 必须保证 禁起解 除 ， 否则 不能控制设备 ， 全系统停止运行 。 4调试 的 一点体 会 1 由于设 备分 散 ， 控制 线较长 ， 当将 远 方控制 信号取 回来 时 ， 感应 电压 太高 ， 约达到 7 0 V～ 9 0 V 之多 ， 有时可达 1 3 8 V， 导致 判断电路信号的有和无 范围接近 ， 很 难 区别 。调试初 始时 由于感 应 电压 太 高 ， 导致输 入信号有误 。 我们采用下拉 电阻将虚电压 降低 ， 并在远方 控制信号电路 上改 变电阻阻值 ， 使远 方 电压在 1 8 5 ～2 2 0 V 之 间导通 ， 在 1 3 5 V 以 下截 止 ， 保证 了信号输入的正确性 。 2 系统 在空载起动 时比较顺 利 ， 完全按 照预定 的工 艺 要 求 进 行 。在 加 载 起 动 时 ， 皮 带 不 能 起 动 ， 监 测辅助继 电器时发现该继 电器信号 闪烁 。分析原 因 表 明 ， 由于起 动负 载太大 ， 使 电 网电压降低太多 ， 导 致判断起车条件不再满足 。利用软件将原来常开触 点 改 为 常 闭 触 点 以 后 ， 相 应 的 将 远 方 信 号 控 制 按 钮 常 闭触点改 为常开触点 ， 完成功能不变 却能顺 利起 车 3 一个控 制系统 ， 当其 中任何设 备 出现故 障， 应使维修人员能很快查 出故障部分 ， 以便及 时修理 我们在 远方控制板 上设定 了许多发 光二极 管， 当信 号传 来时 ， 该 路 指示灯 亮 ， 保 证 了输 入信 号 的可信 度 ， 并 且在 显示 盘上有故 障编 号。在检修时 ， 该故 障 设备流水灯不能动作 。 这样 多重保证 ， 缩短了工人检 修时间 ， 实践证 明这是很 实用 的。 5 结论 本系统采用三菱 F X2 P L C， 具有丰 富的硬件、 软 件资源 。 即有单元式 的使用简单 、 又有模块 式的配置 灵活 ， 还有较多特殊功能模块 。因此硬件组成简单 、 灵活 ， 不仅节省投资 ， 而且在软件方面又有丰富的指 令 ， 可 以完成各种复杂 的控制功能 本 项研 究是根据 生产 的实 际需要 ， 按用 户的技术要 求并考 虑到便 于 技术推广 而专门设 计 。 目前运行状况 良好 ， 可适用于 任何 场所 的胶 带输 送机 及相关设 备的集中控制 。 参考文献 1 钟 肇新． 可缩程控 制器原 理及应 用广州 华南 理工大 学 出版社 ． 1 9 9 1 4 9 6 9 z 驮 文学 ． 华 熔缩． 可编程 控制 器原理 、 使 用及应 用实例 ． 北京 电子工 业 出版社 ． 1 9 9 o ． 1 O 0 ～ 1 2 o 3 非赛 尔 TG 著 徐 立等译数 字电路及报 警 电路 ． 北京 机械工 业出版 社 ． 1 9 8 5 5 o 7 o 维普资讯 太 原 理 工 大 学 学 报 第 3 0卷 The App l i c a t i on of PLC t o Ce nt r a l i s e d Cont r o l S y s t e m f o r Be l t Co nv e y or Yi n Yo ngh ui Xi a Yuns h e ng， Dong Xi anho ng Co l l e g e o f M e c h a n i c a l En n e e r i n g o f 7 t ， T d l n p us h a n Co a l Mi n e Ab s t r a c t Th i s p a p e r s t a t e s t h e a p p l i c a t i o n o f p r o g r a mm a bl e l o g i c c o n t r o l l e r P LCt o t h e c e n t r a l i s e d c o n t r o l s y s t e m o f b e l t c o n v e y o r ． Th e r e s e a r c h pu r p o s e i s t o r a i s e t h e r e l i a b i l i t y， ma i n t a i n a b i l i t y a n d o p e r a t i o n a b i l j t y o f t h e s y s t e m． Th e p a p e r a l s o e x p a t i a t e s o n t h e d e s i gn me t h o d s o f s o ,wa r e a n d h a r dwa r e o f t h e c e n t r a l c o n t r o l s y s t e m a n d t h e d e t a i l s s h o u l d b e r e g a r d e d i n a p p l i c a t i o ns ． Ke y wo r d s b e l t c o n v e y o r ； p r o g r a mma b l e l o g i c c o n t r o l l e r PLC； c e n t r a l i s e d c o n t r o l s y s t e m． 本文责任 编辑 贾丽红 上 接第 4 3 4页 S t u dy of t h e Ra di a t e d Fi e l d M a t he m a t i c M ode l f or a Lo ng St r a i g ht Co nduc t i ng W i r e W an g Sh ul i Hua ng Guoz hang Co l l e g e o f I n f o r ma t i o n En gi n e e r i n g of T Yun c hong He a l t h Sc h o o 1 Li Do ng s h e n C o l l e g e of I n f o r ma t i o n En n e e rin g of t ， 丁 Ab s t r a c t Th e p r o b l e m o f h o w t o b u i l d r a d i a t e d fie l d ma t h e ma t i c mo d e l a p p l i e d t o a l o n g s t r a i g h t c o n d u c t i n g wi r e e f f e c t i v e l y a n d a c c u r a t e l y i s d i s c u s s e d u s i n g t i me d o ma i n s i m u l a t i o n ． A s i mp l e e l e g a n t me t h o d o f c a l c u l a t i n g t h e e l e c t r o s t a t i c t e r m wa s p r o p o s e d wh i c h r e mov e s e r r o r s du e t o p r o b l e m o f e l e c t r o s t a t i c a t l o w f r e q u e n c i e s ． Ke y wo r d s d i p o l e s ； c u r r e n t e l e me n t ； mo me n t me t h o d 本 文责 任编辑 庞 富祥 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