0、引言
    PLC是以微型計算機結構為基礎，由傳統的繼電器控制發展而形成的新型工業控制器。它以程序控制為主，回路調節為輔，能完成邏輯判斷、定時、計數、記憶和算術運算等功能，既能控制開關量、也能控制模擬量，控制規模從幾十點到上萬點。具有可靠性高，能適應工業現場的高溫、沖擊、振動等惡劣環境等特點，用于實現機械設備、生產流水線和生產過程的自動控制。
    PLC內部輸入輸出接點是數字邏輯接點而不是實物接點，開關性能非常可靠，而且PLC能夠完成邏輯控制功能，從而避免了繁雜的外部連線。PLC技術的最大特點是采用了存儲邏輯，即控制過程以程序方式存放在存儲器里，存儲邏輯的特點是具有較大的靈活性和可擴展性。通過修改存儲器里的程序就能改變工藝的控制過程。而修改程序要比修改硬件接線容易，因此越來越廣泛的應用于電力、煤炭、石油、化工等工業生產中。
1、工藝要求
    鋼絲繩牽引帶式輸送機作為一種運輸設備，具有運輸距離長、運輸量大、操作簡單、維修方便等特點，鋼絲繩牽引帶式輸送機作為煤礦的主要運輸設備，擔負著運輸煤炭及運輸人員的任務，其可靠性直接關系到生命及財產安全。由于工廠皮帶運輸機的工作環境惡劣，經常發生皮帶打滑、斷帶、過負荷、聯軸器斷開等故障，嚴重影響生產。為了能夠有效地對皮帶運輸機進行監控，首先應該對皮帶運輸機故障進行分析。原有的皮帶運輸控制系統由繼電器連接組合而成，這類系統功能差，維修麻煩，運行方式不靈活。帶式輸送機的執行繼電器接點易燒毀，電動機不能及時停機，從而導致事故的發生。
    引入可編程控制器PLC可以解決上述問題。根據多年應用可編程序控制器的實踐經驗，將PLC控制系統分為四個分站。其保護內容有：皮帶跑偏，皮帶車控制回路故障，皮帶控制回路故障，位置信號丟失，堆料，滿倉信號提示等。這套系統的特點是：性能穩定，擴展能力強、技術含量高，維修、維護、系統改造方便靈活，能夠及時準確反映被保護皮帶的故障以及類型，遇到嚴重事故能夠及時停車，發出聲光報警信號，能夠適應生產現場需要，確保了帶式輸送機的安全正常運行，具有較高的適用性和推廣應用價值。
2、工作原理
2.1硬件系統
2.1.1組成
    PLC芯片集成了CPU、RAM、ROM與輸入輸出電路，PLC主要用于輸入輸出之間的邏輯轉換，邏輯信號流程可表示為輸入- CPU邏輯轉換一輸出，輸出信號對外圍設備進行各種控制，實際上PLC只是起了中間變換器的作用。為實現控制系統數據的集中管理，將現場數據遠程傳輸，采用了PLC串行通信模塊。為減少電磁干擾，相應的收發器選取串行收發芯片MAX485。本文設計的PLC輸入輸出接口都附加了光電隔離電路，光耦選取6N137，防止接觸不良，產生誤操作。采用12 V與24 V電路的連接，需要額外增加電平轉換電路，硬件框架如圖1所示。其中PLC控制器是控制系統的核心，完成信號處理、邏輯判斷、故障診斷和參數記憶功能。將接點開路電壓提高到200V以上，閉合電流為5mA左右，從而保證了接點在有積灰的情況下仍能獲得可靠的信號，同時對接點采取一定的防塵措施。實踐表明，工業運行未出現信號丟失現象，可以確保系統正常工作。輸出信號也采用了隔離驅動技術，防止外部設備故障對主機的影響。
    本系統主電路采用雙直流電機串行拖動，雙機的串聯運行在穩態下可以認為2個電動機轉速相等，流經電樞的電流相同，因而力矩也相等，根據電機的調速特性，鋼絲繩能夠受力均勻，主回路由電樞回路與勵磁回路兩部分組成，電樞回路由2組晶閘管整流器串行連接，采用順序控制方法，一方面可以減少帶式輸送機起動期間無功沖擊，另一方面可以減少晶閘管壓降。勵磁回路由2組反并聯晶閘管整流器組成，可實現平滑調速、起動和制動。
2.1.2模擬顯示
    在操作臺上部設計一個960 mm×800 mm的模擬盤，用發光管組成的流動顯示器可對皮帶的運行工況進行顯示。當皮帶向某個方向行走時，形似皮帶的流動光帶自動沿相應行車方向移動，以模擬皮帶車位置，光帶流動方向模擬皮帶轉向和物料流動方向。皮帶的走向用帶箭頭的圖形和綠色發光管指示。因此，操作人員在操作臺上就可以對皮帶的轉向，皮帶當前所在的位置及工作狀況一目了然。
2.1.3故障顯示
    為了指示出各種故障的類型，在模擬盤的右上方安裝了數碼管，用于顯示故障的編號，并對各個故障編號用文字進行標注，以方便工作人員的查閱。其故障編號及說明如表1．正常工作時，數碼管顯示為“0”。
2.1.4事故報警
    報警采用安裝在操作臺外的電笛進行，當出現上述故障之一時電笛響，提示有關工作人員處理故障，如工作人員響應后按下停止報警按鈕，電笛停止，故障已記憶，直到故障解除，故障顯示才消除。如同時出現多起故障，則交替現實故障編號。
2.1.5停電保護
    系統停電后，所有接點自動復位，二次來電后，該系統不會自動啟動。模擬盤此時只有光帶閃動，操作人員啟動按鈕后，系統正常使用。停電前的一些重要信息保持記憶，二次投入時恢復原工作狀態繼續運行。
2.2軟件系統
    本系統控制部分的軟件流程如圖2所示。響鈴信號觸發PLC中斷，處理器先確定安全回路是否正常工作，以避免發生危險，在確認安全回路正常的情況下，處理器發出信號，控制制動閘送閘。為啟動直流電機，需要先建立勵磁磁場。PLC處理器先控制勵磁回路投切，再控制主回路電機的投切，由此直流電機開始運輸物料或是載人，在電機運行過程中，處理器一直監控系統的安全狀態和人工停車標志。當系統運行不正常，如鋼絲繩脫槽、輸送帶脫槽、乘人過限、電機超速超溫、電機過壓過流等情況發生，處理器將控制直流電動機停機，并通過繼電器控制主開關抱閘，并把相應的系統非正常狀態通過RS232總線傳送給上位機，以實現整個煤礦主要電機的統一管理，并詳細記錄系統的運行記錄和每個電機的安全記錄。如果處理器檢測到發生了人為停車，會把相應的系統正常運行的狀態通過RS232總線傳送給上位PC機，并控制電動機實現正常停機。
3、結語
    PLC為處理器的控制系統能夠充分發揮PLC可靠性高、驅動能力強、線路連接簡單的優點，這種高可靠性的控制系統特別適用于惡劣的工業環境。本文設計的鋼絲繩牽引帶式輸送機控制器系統能夠實現對電機的可靠控制，并能把相應的狀態信息與歷史記錄通過RS232總線傳送給上位PC機做統一的管理。現場運行表明本文設計的控制系統可靠性與穩定性都很高。


相關輸送機產品：
1、皮帶輸送機
2、斗式提升機
3、刮板輸送機