1、引言
    帶式輸送機是連續搬運各種物料的裝置，有帶式輸送機、鏈式輸送機、螺旋輸送機、流體輸送機等，其中帶式輸送機輸送能力大，功耗小，結構簡單，對物料適應性強，得到了廣泛的應用，帶式輸送機按驅動方式分有單滾筒傳動、多滾筒傳動、線磨擦帶式輸送機和磁性帶式輸送機。單滾筒傳動應用最多，電機一般為封閉式籠型電機。帶式輸送機一般采用PLC控制系統，它已經成為電氣自動控制領域的新的工業控制裝置。PLC是可編程序邏輯控制器英文全稱的縮寫名稱，它具有邏輯運算、定時、計數、順序控制、模擬量輸入輸出、過程控制、位置控制等功能，用PLC控制帶式輸送機可靠性高，可編程、操作和擴展，占用空間小，方便維修和改造。
    帶式輸送機在煉鐵、燒結、貯料等企業的物料傳輸系統為多臺輸送機組成輸送線，以實現長路徑，多次轉運，復雜現場環境的需要。可順序起停，運行前方的輸送機要先起動后停車，防止堆料。設備、人員和其他物體接近帶式輸送機時，需保證設備和人員安全和環境安全。因此，送機保護裝置有輸送帶打滑，斷裂檢測裝置，輸送帶跑偏開關，連接兩臺輸送機滑道上的流槽阻塞開關，張緊裝置和緊急停車制動器等。當系統出現異常的I作狀況時，快速可靠實現保護功能的緊急關停裝置的作用就更加重要，在電氣設計中應給予充分考慮，以免造成嚴重后果。
2、工藝流程和設計過程
    本次圖紙是為國外某鐵礦廠燒結機工程熔劑燃燒破碎室進行電氣設計。該破碎室有帶式輸送機六條，四光輥破碎機、雙光輥破碎機、反擊錘式破碎機各一臺，漏礦車、振動給料機，單梁起重機和電動葫蘆等輔助設備。在19.00 m平面有1#和2#帶式輸送機，1#帶式輸送機物料來自S197轉運站，2#帶式輸送機物料來自熔劑篩分室兩條輸送帶將物料卸放到3#帶式輸送機，3#帶式輸送機往復行走，電機需正反轉控制，把物料卸到左右2．和3-兩個礦槽內，2#礦槽通過振動給料機把物料卸裝4#帶式輸送機，由4帶式輸送機送到反擊錘式破碎機，破碎后將物料下裝至另一條輸送帶，送至熔劑篩分室。
    1-帶式輸送機還使用漏礦車將物料卸放到1一礦槽內，通過振動給料機把物料卸裝到5#輸送帶，由5*輸送帶傳到雙光輥破碎機，由6#帶式輸送機將物料傳到四光輥破碎機。四光輥破碎機破碎后，將物料下裝卸至另一條輸送帶。
    所有輸送帶控制均由機旁手動控制和配料變電所的PLC的遠程自動控制兩種方式。動力電纜和控制電纜從配料變電所通過電纜溝敷設至破碎室，采用四層電纜橋架，有兩層橋架進入破碎室，有兩層沿外墻至16 m平面和19 m平面，為兩平面的輸送機電機配電及控制。在破碎室內，橋架為托盤懸吊式敷設，沿樓板開孔進入4m平面，然后穿管直埋敷設。其他平面也采用同樣配管方式。物料流向如圖1。
    按以上要求，本系統需達到遠程自動、機旁手動兩種工作方式，監視設備運行情況及故障情況，報警并具有過壓、欠壓、過熱等保護，直至停車。手動方式時在機旁操作箱，自動方式時由配料變電所PLC控制。
3 、PLC控制原理
    該破碎室能夠實現對物料的多渠道的消化處理，各種傳輸方式之間都有電氣聯鎖。電氣聯鎖就是當某一帶式輸送機發生故障或停機時，能自動地把向它供料的所有帶式輸送機停下來，在任一帶式輸送機啟動之前，使所有在它后面的帶式輸送機投入運行，帶式輸送機的機電保護有跑偏、拉繩，打滑、過熱等，在帶式輸送機運轉過程中，輸送帶的縱向中心線偏離輸送帶理論中心線的現象稱輸送帶跑偏，跑偏傳感器，其常態為斷開狀態，動作時閉合。一級跑偏指不太嚴重的偏離，如輸送帶與機架托輥支架等磨擦，可造成邊膠磨損。二級跑偏指能造成輸送帶翻邊、縱向撕裂或覆蓋膠層局部剝離、劃傷，使物料外撒。還有急停開關：它是通過拉線來使設備立即停止的一種保護裝置，一般設有三組。事故停車是指帶式輸送機輸送帶二級跑偏、電機過熱、有人接觸到正在傳輸的輸送帶兩側、下料后料倉口封堵使帶式輸送機堵轉等，這幾種事故狀態必須立即停車。但對于帶式輸送機轉輪打滑、一級跑偏等不太嚴重的事故可只發出報警。對于較長的帶式運輸機可以安裝三組拉繩，二組二級跑偏傳感器，從而實現對運輸機的保護。
    圖2是3#帶式輸送機需正反轉控制的機旁手動和遠程PLC控制的電氣原理圖。1#、2#、4#、5#、6#都是單向輸送，3-為雙向往復運行。
圖3是四光輥破碎機的控制原理圖。
    四光輥破碎機上輥有兩個高速車削，一個低速車削，下輥有—個高速和一個低速車削，并需要上下輥都可點動反向運轉，以上操作由PLC控制。
4、PLC控制回路設計
4.1PLC控制系統輸入回路設計
    采用DC24V電源，由配料變電所增加一臺PLC柜，由5個輸入模塊和2個輸出模塊組成。
4.2 PLC控制系統輸出回路設計
    采用繼電器做為輸出回路，它的優點是不同公共點之間可帶不同的交、直流負載，且電壓也可不同，帶負載電流可達2 Al點。
4.3 PLC選型
    采用32點輸入輸出模塊，信號輸入控制箱內，通過PLC進行分析判斷，發出控制指令，PLC輸出電路中沒有保護，因此在外部電路中串聯使用熔斷器等進行保護裝置，防止PLC輸出電路驅動的負載短路造成PLC輸出電路的損壞。傳輸線采用屏蔽雙絞線，KVVRP型，每個條線單獨走電纜管，以防止信號互相干擾。根據1/0點數夠用和易于編程的原則，選用西門子自動化公司的6ES7 321-1BLOI-OAAO型輸入模塊和6ES7 322-1BLOO-OAAO輸出模塊，直流24 V。
    為了防止雷擊或感應雷電形成的沖擊壓造成過電壓損壞PLC，在PLC輸入端采取抑制過電壓措施，加裝浪涌保護器SPD。
    自動控制系統采用profitbus-DP現場總線技術構成分布式控制系統，PLC作為主控單元，全數字矢量型變頻調速裝置控制方式交流電動機作為主傳動裝置來構成電氣控制系統，以西門子S7-300PLC為系統主站，它通過Profitbus-DP網絡與從站交換信息，將控制數據和給定值傳送到各從站上，讀取從站狀態信息和實際值，實現本系統復雜的過程及邏輯控制。
    分布式I／O，西門子矢量控制變頻器接收來自主站的各種指令，同時實時返回電動機運行狀態信息，根據PLC指令實現對與其相連的電動機進行運行控制，并可實現設備軟起動，軟停車，準確定位。
    本系統現場總線網絡接口為RS485協議接口，通訊方式采用收發輪流進行的半雙工作方式，其發送器和接收器均以分布方式工作，每個信號用兩根心導線傳輸，無需公用信號，信號電平由兩根細線的差值表示，線間及外界干擾大大削弱，具有高的抗干擾能力，保證了網絡傳輸可靠。
5、回路操作
    合上“操作電源”，正常運行前的“預示信號”是給輸送帶沿線的警示，運轉系統的功能是在事故或故障狀態下（包括設備事故和控制系統本身發生故障時），使生產能夠安全有序的關停并處于安全狀態下，因而控制系統本身設計必須遵循故障安全的原則，整個系統的硬件和軟件的可靠性要求都很高。
    以3-帶式輸送機為例，參照圖2，先自檢回路，合上電源開關3Q1，控制回路通上電源，在16.00 m平面現場側操作箱3AOC上，一組拉繩開關3SEla、3SE2a，二組拉繩開關3SElb和二級跑偏開關3SDlb均為常閉狀態，控制回路準備好。
6、選擇自動／手動
6.1選手動：預示啟動，合上斷路器3Q，則中間繼電器KJ3動作，19-21、27-29觸點合上，正反轉都準備好，反轉回路跳開。再合上按鈕開關動合觸點3SSB，緩慢吸合繼電器3KR吸合，預示音響3HRI動作響鈴(1*、2#輸送帶長60 m和80 m，各安裝3組響鈴)，此時3-輸送機準備啟動。
    (1)合上按鈕開關動合觸點3SFI，則電機正轉，指示燈3HG1綠燈指示。
    (2)打開按鈕開關動斷觸點3SS，則電機停止。
6.2自動狀態：PLC操作，先合按鈕開關動合觸點K03，則預示音響HR動作響鈴，3#輸送機電機準備啟動。合上按鈕開關動合觸點K01，則電機啟動，指示燈HGI綠燈指示。如緊急情況需要停車，一組拉繩開關3SEla、二組拉繩開關3SElb、二級跑偏開關3SDlb和過負荷開關3FH任一觸點打開，則系統應無條件停車。
7、動力電源
    以上帶式輸送機的電源引自配料庫變電所電氣室的動力配電柜，由一臺S9-1250/6.6/0.4變壓器供電，母線采用TMY-3 (2X100X6)．共4臺低壓配電柜，2臺動力配電箱和3臺照明配電箱。帶式輸送機、破碎機、給料機等配電和控制由配料變電所操作，檢修電源、吊車、電動葫蘆和照明電源等，由破碎室內的動力配電箱配電，考慮19.0 m平面電動葫蘆的移動軌跡上有吊裝孔應避開，故選安全滑觸線，其他為角鋼滑觸線。
8、控制電源
    共設12個控制箱為破碎室設備提供控制。6臺帶式運輸機在現場平面各設一臺制作箱，信號“準備好”、“手動”、“自動”、“正轉運行”、“反轉運行”、“過負荷”、“一組拉繩”、“二組拉繩”、“一級跑偏”、“二級跑偏”、“打滑”等信號均通過中間繼電器進入配料變電所的PLC柜，由PLC控制的輸出信號有“正轉運行”“反轉運行”和機旁控制箱中“電鈴”，這樣就可實現自動時對現場的控制。
9、國外工程設計中應注意的問題
    在給國外產品進行設計時，應該重點考慮設計質量。由召開的技術會議決定設計方案和設計構想，在滿足外方要求的同時，盡可能壓縮投資成本。以外方提供的氣候地質資料為基礎，按設計要求依照設計規程手冊，通過精確計算來確定第一步資料，例如對于高海撥濕熱地區，要考慮到設備在特殊場合的運行情況。圖紙設計過程中，要不斷與外方溝通，資料變動時雙方要及時了解，設計變更要立即執行，因為一般都是路途遙遠，來往不便。有許多設計思路要通融，設計指導，施工服務很難，因此可將重大錯誤消滅在設計階段。
    設計所使用的符號應是當時國際上通用的，設計標準也必須采用國際通用的標準，英文翻譯和國際通用解釋要相同，設備名稱、控制方式、操作方式等所包含的固有名詞的翻譯要準確，說明文字用英文的解釋要清晰明了，各專業、各工藝流程的銜接要緊密，不能出現遺漏。控制原理圖、供電系統圖、相同設備的面板布置要樣式一致，電氣符號、設備代號和表示都要統一，圖框、圖名、圖幅和修改版次等等的使用要符合外方要求，配管時標注的相對尺寸也要統一，中英文對照，字體大小、字型，在圖中的位置標注一致，選用的設備、電氣元器件和電纜型號也要一致。
    對于外方的過于繁瑣的細枝末節的要求，要按現行國際標準進行解釋，以達到雙方的諒解。
10、結論
    PLC在帶式運輸機中應用很普遍，通過軟件編程，對現場的所有保護進行邏輯控制，對帶式運輸正反轉、跑偏、電機過熱、拉繩、打滑事故進行監測，及帶式運輸機產生物料堆積時報警并急停，具有聯鎖功能等。對它在電氣設計時應考慮到可能出現的事故，在PLC控制室中編程都可以實現，這樣可以安全可靠地實現預計功能，并大大提高設備的工作效率和壽命。國外工程要求圖紙符號一致，翻譯準確，設計無遺漏，符合國際標準。


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