PLC在运料小车自动控制系统中的应用.pdf

第 6期 2 0 0 5 年 1 2月 3 -矿 自 动化 I nd us t r y a n d M i ne Au t o mat i o n No ． 6 De c ． 2 0 0 5 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 0 5 0 6 0 0 5 7 --0 3 P L C在运料小车自动控制系统中的应用 戴 冠 秀 ， 刘 太湖 ， 巩敦 卫 ， 李 明 1 ． 中 国矿业 大学 信 电学 院 ， 江 苏 徐 州 2 2 1 0 0 8 ； 2 ． 徐州建 筑 职业技 术学 院 ， 江 苏 徐 州 2 2 1 1 5 1 摘 要 早 期运料 小车 电气控 制 系统 多为 继 电器一接 触 器组 成 的复 杂 系统 ， 这种 系统存 在 设 计 周期 长 、 体 积 大 、 成本 高等缺 陷， 几乎无数 据 处理和 通信 功能 ， 必须有 专人 负责操 作 。将 P L C应 用到 运料 小 车 电气控 制 系统 ， 可实现运料小车的 自动化控制， 降低 系统的运行费用。P L C运料小车电气控制 系统具有连线简单， 控 制速 度快 ， 精 度 高 ， 可 靠性 和可维 护性好 ， 安装 、 维修 和 改造 方便 等优 点 。 关键 词 运料 小车 ， 自动控 制 ， 变频 器 ， P L C 中 图分类 号 T P 2 7 3 文献标 识码 B 0 引言 运料 小车 是焦化 厂及 其它工 业运 料 的主要设 备 之一 ， 广泛 应 用于 冶 金 、 有色 金 属 、 煤矿 、 港 口 、 码 头 等行业 。该 设 备 在 整 个 系 统 中起 着 至关 重 要 的 作 用 ， 它 能否正 常运 料 直 接影 响产 品 产量 和质 量 。可 编程序 控制器 P L C 是 一种 为工业 环境 下应 用 而设 计 的计 算机 ， 它应 用微 电子技术 ， 按 照用户 编制 的程 序实现控制和数据处理的功能 。由于其可靠性高、 编程 简单 、 易 于 维 护 而 广 泛 应 用 于 各 种 控 制 系 统 。 本 文 以某 焦化公 司运料 系统 为例 ， 简要 介绍 P L C在 焦 化厂运料 小车 自动控 制 系统 中的应用 。 1 工作 原理 料 车 轨 道 长 5 0 m， 运 料 系 统 采 用 单 车 运 料 方 式 。由于小车 在工作 时是 移动 的 ， 因此 ， 采 用可移 动 收稿 日期 2 0 0 5 0 6 1 7 的 电源供 电 。本系 统 采 用软 电缆 供 电 ， 软 电缆 可 随 小 车的移 动而 伸 展 和叠 卷 。根 据 运 料 工艺 要 求 ， 料 车 在前行 或后 行过程 中 ， 需 遵循 由慢 逐渐 到快 、 再 由 快逐 渐转 慢 的过程 。 小 车上料 控制 过程 为 当料车运 行 到装料 处 时 ， 起 动供料 胶 带 ， 将 已称好 的原 料倒 入料 车 中 ； 装 满 料 后 ， 运料 电机 带动 料车 按照慢 一快 一慢 的规律 前行 ， 到达卸 料处 开始延 时倒 料 ； 倒 完料 后 ， 料 车再 次按 照 慢 一快 一慢 的规律 运 行 到装 料 处 ， 开 始下 一 个 运 料 周 期 过程 。整个 运料 周 期 可 根 据产 量 进 行 调 整 ， 载 料小 车 的运 行模 式通 过主令 控 制器 和 P L C来 实 现 ， 速度变 化通 过 改变 变 频 器 的频 率 来 实 现 。 同时 ， 智 能主令控制器还将检测到的料车位置以模拟信号形 式送 给 P L C， P L C再 将 这 些 信 号 送 给 上 位 机 ， 通 过 编程 软件 在上 位机 动态 画面上 显示 出料 车 的位 置 和 状态 ， 从 而实 现对运 料过 程 的监 视 和在线 控制 。 口。应 用 它 ， 需 要 先 把 “ 工 程 ” 一 “ 引 用 ”中 的 “ Mi c r o s o f t DAO 3 ． 6 Ob j e c t L i b r a r y ” 选 中 。 3 曲线 显示 应用 MS C h a r t 控件 实现 。限 于篇 幅 ， 不提 供代 码 。 4 数据 报表 应用 D a t a Gr i d控件 实现 。 码 。 监测仪 ， 并应用无线通信的方式， 实现电压监测仪与 远端上位机的数据传送 。该系统结构简单、 成本低 、 运行可靠， 可适用于各种用电场合， 如钢厂 、 油田、 变 电所 等现场 与操 作 站距 离 较 远 的 地方 ， 并 易 于扩 展 成分 布式 多路数 据采 集 系统 。 限 于篇 幅 ， 不提 供 代 参考文献 [- l l 薛钧义． 凌阳十六位 单 片机 原理 及应用 [- M 1 ． 北 京 ； 北 京航空航天大学 出版社 ， 2 0 0 3 ． 5 结语 [ 2 ] 网冠科技 ．v i s u a 1 B a s i c 6 ． o 控件时 尚编程百例[ M] ． 北 本文 基于 S P C E 0 6 1 A 单 片 机 开 发 了 一 种 电压 京 机械工业出版社， o o L 维普资讯 5 8 工矿 自动化 2 0 0 5年 1 2月 2控 制 系统 的实现 2 ． 1料 车运行 情况 料 车运 行过 程如 图 1 所示 。 运料小车 装料 一加速 二加速 卸料 图 1 料车运行 图 2 ． 2控制要 求 根据生 产工艺 要求 ， 设计 出料 车在运 料 前 行 和 后行 过程 中 的速度 变化情况 ， 如 图 2 所 示 。 毫第 二 段 第一段 邑 O r 2 r 3 o r s 图 3变 频 器 的频 率 变 化 情 况 2 确定智能主令控制器改变速度信号的输出 点 图 2 、 图 3中的 A～D 点 ， 即一加 速 、 二 加速 、 一 减速 、 二减速等信号输 出点。相应的信号送给变频 器， 变频器根据这些信号改变频率来实现料车上料 过程 中 由初态～ 速 1 一速 2 一 速 1 一停 车 的变化 程 。 3 P L C首先向变频器发出运行控制信号 图 4中的 Q0 ． 0正转 、 Q O ． 1反转 ， 变 频 器接 收到 运 行 信号后发 出输出频率动作信号 ， 接着打开抱闸 ， 变频 器开始起动。主令控制器根据料车运行位置依次输 出改变速 度 的信号 ， 使 变 频器 及 时 按 图 3特性 曲线 改变频率， 从而控制料车按照 图 2特性运行 。其 电 气 原理 图如 图 4 、 5 所 示 。 故 5厂 3厂 箱 一 _ 5r 2厂 K A2 KA4 A 3 r～J u J 频 动作 K r _ 1 A4 L_ J 故 动作 K r _ ]A 5 LJ K n A6 L J K n A7 ]l 图 4 料 车 自动控制原理 图 38 OV 正转 反转 抱闸回路 变频启动 变频跳 闸 一 加速 二加速 制动 电阻 图 5变 频 器 接 线 图 4 根 据产 量 要 求 ， 可 以 通 过 修 改 智 能主 令 的 速度 变化 信号输 出点 和变 频器 在不 同阶段 的频 率设 定值 来 改变料 车 的运 行 模 式 和速 度 ， 从 而 改变 料 车 的上料 周期 ， 以达 到不 同情 况 下 炼焦 生产 工 艺 的 要 求 。 3控 制 系统 的组 成 整个系统控制规模大 、 控制点数多， 不但要求有 数据 处理 、 变 频 控制 、 料车 位置显 示 、 故 障 报警 、 模 糊 控制 根据 产量 调 整运 料 周期 等 功 能 ， 而 且控 制 精 度要 求较 高 ， 可 充分 利用 P L C的软 硬件 资 源 。系统 配置包括智能主令 、 中央控制器、 变频器等 ， 结构如 图 6所示 。 画 主机 l I智 能 主 令 H H 竺 竺 H 运 料 小 车 ．I F X2N PLC I 图 6 料车控制系统结构图 维普资讯 2 0 0 5年 第 6期 戴 冠 秀等 P L C在 运料 小车 自动控 制 系统 中的应 用 5 9 3 ． 1 智 能主 令控制 器 该焦 化公 司的焦 碳运 料 系 统 采 用 了 Z NL 4 1 、 2 型 智 能 主 令 ， 它 是 由 F X 2 N P L C控 制 的 新 一 代 装 置 ， 由主控单元 、 现 场 变 送 单元 、 连 接 电缆 等 主要 部 件 组成 。现 场 变 送 单 元 与 运 料 电 机 传 动 轴 钢 性 连 接 ， 通过 旋转 编码 器 和 电缆 将 现场 料 车位 置信 号送 至主控 单元 。主控单 元 与现场 变送 单元通 过连 接 电 缆 连接 ， 共 同组 成 智 能 主 令控 制 器 。智 能 主令 控 制 器的输 出送 给主控 室 内的 中 央控 制 器 和 变频 器 ， 从 而实现 对料 车上料情 况 的控制 和监 视 。 3 ． 2 中央控 制 器 中央 控制 器采 用 西 门子 F X2 N P L C 和工 控 机 I P C构成 D C S系 统 。F X 2 N P L C作 为 下 位 机 来 实 现所有信号的采集 、 运算 、 调节 。其特点是 模块化 ， 无排 风 结 构 ， 易 于实 现 分 散 ， 运 行 可 靠 ， 性 价 比高 。 C P 5 1 1卡 为 F X 2 N P L C与 工控 机 的通信 接 口卡 ， 即 通过上位机键盘直接设计参数给 P L C， 同时 P L C实 时将 由智能主令控制器传来的料车位置和状态信号 传给上位机 ， 通过上位 机编程软件将信号 以直观方 式显 示在终 端显示 屏 C RT 上 ， 从 而 实 现 实 时地 、 动 态地 观察料 车 在 整 个 上料 过 程 中 的运 行 位 置 和状 态 ， 并实现对 料 车的在 线控制 。 3 ． 3变频 器 该 焦 化 公 司 的 焦 碳 运 料 系统 采 用 了F R N2 ． 2 G9 S 一 4 J E型变 频器 ， 以此 来实 现 对 运 料 电机 速 度 的 调节 ， 其接线 原 理 如 图 5所 示 。变 频 器上 有 两 个 速 度控制信号输入端子 N1 、 N2 ， 可设定 4种运行状态 即 0 0 、 0 1 、 1 0 、 1 1 ， 从 而 实 现 上述 料 车 在 上料 过 程 中 的运 行特性 ， 保 证 焦碳 生 产 工 艺 的要 求 。运 料 电 机 拖动料车运行过程 中， 变频器可以通过接入的制动 电阻实现快速稳步地停车， 以确保设备安全 。变频 器具体参数设定如表 1所示， 中频率值为运料小 车 目前设定值 ， 可根据运料要求进行修改。 表 1 变频器参数设定 4结 语 该系统 自运行以来， 稳定可靠 ， 操作简便， 设备 维护量小。不仅克服了老式主令控制故障率高等缺 点 ， 而 且料 车上料 采用 了慢 一快 一慢 的运行模 式 ， 有 效地避 免 了运料操 作 中容 易 出 现 的 飞 车 、 掉 道 等 故 障 的发生 。 参考文献 [ 1 ] 李建兴． 可编程序控 制器 应用技 术E M3 ． 北京 机 械工 业 出 版 社 ， 2 0 0 4 ． E 2 3 陈伯时． 电力拖动 自动控 制系统 E M3 ． 北 京 机械 工业 出版 社 ， 2 0 0 0 ． E 3 3 吴俐君． 电力拖 动 自动控 制 系统实 验E M3 ． 徐 州 中 国 矿 业 大 学 出版 社 ， 2 0 0 2 ． E 4 3 郝力文 ， 王子 文． 车间运 输小 车的智 能控 制E J 3 ． 机 械 ， 2 0 0 1年 ， 2 8 增 刊 ． 胶带机液压 自动张紧装置研制成功 中国矿业 大学研 制 出了 YZ L 一 1 0 0型胶 带机 液压 自动张 紧装 置 ， 在兖 州矿 业 集团 公 司兴 隆庄 煤 矿体 现 出优越 的实用 性能 。 该 装置 主要 由液 压站 、 液压 张 紧绞车 、 电控柜 、 压力 控制 器和 张力监 控装 置组成 。在 “ 自动 ” 状态 下 ， 点动 电控柜 开关 ， 给 电控柜 的可编程 控制供 电 ， 可编程 控制 器工 作 ； 液压 站 工作 ， 打 开 液压 张 紧 绞 车制 动器 ， 液 压 张紧绞车张紧胶带启动时的张力； 张紧完成后 ， 可编程控制器向控制台发出开机信号， 胶带机运转 ， 可编程控 制器接通液控系统的电磁换向阀线圈， 胶带张紧力下降到匀速动转时的张力 ； 胶带机正常运转后 ， 可编程控 制器 自动停止液压站工作 ， 并 自动制动液压绞车 ， 保持胶带 张力。胶带机正常运转时， 如果张力降低到匀速 运转所需张力的 9 5 ， 压力控制器发出信号 ， 通过可编程控制器再次启动液压系统， 调整胶带张力 ； 动作完 成后 ， 液 压站 自动停 止工作 并制 动液 压绞 车 。胶 带机停 止运 转后 ， 点动 电控柜 开关 ， 可 编程控 制器停 止工 作 ， 此时胶带保持正常运行时的张力不变 。 牵剑锋 维普资讯