基于皮带输送系统中的PLC控制问题分析与研究

摘要：皮带输送机被广泛应用在散装港口的主要生产领域。随着经济和技术的快速发展，传统的皮带输送机的继电器控制系统因存在许多缺陷而逐步被淘汰。PLC作为一种重要的现代电子技术基本控制单元，在工业控制领域中应用前景极其广泛。在现代化港口输送系统中，PLC技术在皮带输送系统中的控制也十分普遍。港口皮带输送系统集中控制系统的安全运行接影响港口的经济效益。为此，实现系统的综合保护和集中监控，是十分必要的。

关键词：PLC； 散装货港口设备； 皮带输送系统

中图分类号：A715文献标识码： A

Abstract: Belt conveyor is widely used in the bulk port of main production areas. With the rapid development of economy and technology, the traditional relay control system of belt conveyor due to there are many defects have been phased out. PLC as an important basic control units, the modern electronic technology is widely application prospect in the field of industrial control. In the modern port transportation system, PLC technology in the belt conveyor system control is also very common. Port belt conveyor system centralized control system meet influence to the safe operation of port economic benefit. To this end, realize comprehensive protection and centralized monitoring system, it is very necessary.

Key words: PLC; Bulk cargo port facilities; Belt conveyor system

一、PLC技术简介

可编程逻辑控制器（PLC）是20世纪70年展起来的一种新型工业自动控制设备。它集自动化技术、计算机技术和通信技术为一体，是一种专门用于工业生产过程控制的现场设备。目前，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种自动化控制设备提供非常可靠的控制应用。主要原因在它能为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合当前工业企业对自动化的需要。

由于控制对象的复杂性，使用环境的特殊性和运行的长期连续性，使PLC在设计上有自己明显的特点：可靠性高，适用性广，具有通信功能，编程方便，结构模块化。在现代集散控制系统中，PLC已成为一种重要的基本控制单元，在工业控制领域中应用前景极其广泛。

二、皮带输送全过程监控问题分析

散装货港口皮带输送系统由皮带输送系统、给料机构等基本设备组成，利用控制设备、通讯模块、打滑、速度、跑偏、料位等保护，达到皮带输送系统集中控制与监测的要求。一套完整的控制系统需要多台PLC数据组成，达到不同的数据控制。完成系统内皮带、给料的全过程的监控、监测，构成一个完善的监控系统。

1 实现皮带输送系统集中监控 ，实时监控设备状态和运行，并显示数据曲线，对重要信息硬盘时时记录。

2 控制方式分集中控制自动 /集中控制手动/就地，三种方式可转换。正常生产时，使用集中控制自动方式，设备按工艺要求的顺序和流程由中央控制台自动启停;集中控制手动时，可在中央控制台操作各设备，无闭锁和联动;就地时，在现场操作;启动设备前由集中控制台发预告信号，按预定启动时间，若现场均满足集中控制自动启动条件，设备按顺序自动启动。现场可用停车钮终止启动过程;现场信号箱设启/停车按钮，现场可随时停车。若设备由集中控制启动，控制系统接到现场停车停号后，可作急停处理，实施故障停车操作。

3 按“技术规定”皮带输送机安装跑偏保护、低速保护等，这些信号均接入集中控制系统，参加设备的紧急停车和闭锁停车。对设备故障和工艺参数的异常实时报警，并进行声、光、信号提示。一般故障只报警，现场非正常停车或严重故障时，故障设备及其上游设备紧急停车，下游设备顺料流延时停车。

三、 皮带输送监控系统的主要功能分析

1 每个单元系统设备都设有操作控制台，所有皮带输送系统上的物料输送均设置过载保护和纵向撕裂保护，以防止皮带输送系统事故不可控;所有输送系统均设有两极跑偏开关，一级跑偏用于故障报警，二级跑偏用于故障停车;所有输送系统均设拉线开关，用于紧急情况下的停车。

2 水平皮带输送机的拉紧装置为液压调节方式，在机械传动系统上安装数个皮带松弛检测传感器，再由PLC控制系统反馈给调节机构完成皮带输送系统的自动张力调节;在皮带输送系统设置堆料传感器，防止输送机系统的堆料事故的发生;在皮带输送系统中设置皮带速度传感器，以检测皮带输送系统的超速及打滑事故的发生;皮带输送系统每隔若干米设起动预警装置，设备启动前发出预警信号，提示有关人员应立即远离设备;电机的电流实时监测功能可发现一些机械设备的潜在故障隐患;运行中对电机的电流进行实时监测分析，当发生电流超限或突变时报警，严重时自动停机。

3 在软件与硬件上应用矩阵控制理论 ，自控系统在性能上具有良好的抗潮湿性、抗干扰性，在结构上满足港口恶劣环境要求。在集中操作台上设置集中显示皮带输送系统的工作状态、故障类型、故障地点;软启动器或变频器纳入监控系统 。控制方式有集中控制联动、集中控制手动、就地联动、就地手动、禁起等方式 。

4 完善的信息处理功能，报警信息、运行参数、操作记录等信息自动形成标准格式的数据库文件，并在硬盘长期保存，供信息系统调用;实现系统集中监控，生产数据微机化管理:一是界面直观、操作简便、功能齐全。有形象逼真的动态画面和全中文显示，还具有实时报警监视、安全确认机制和数据记录功能。对操作员素质无特殊要求，培训简单;二是对报警信息和重要运行参数在硬盘记录，数据表格和曲线可随时调出;三是生产数据存入计算机硬盘，可由管理信息系统按需调用。

四、PLC集中控制系统的特点分析

PLC皮带控制系统在组态系统时具有极大的灵活性，具有极强的处理能力，以及大的I/O容量。适应性好可编程控制器是通过程序实现控制的。当控制要求发生变化时，只需改变程序即可。因此能灵活方便地进行系统配置，组成不同规模、不同功能的控制系统，适应能力非常强，即可控制一台单机，又可控制一条生产线，既可现场控制，又可远距离控制。功能强大：PLC内部有丰富的软元件供您使用，可以很方便的进行程序修改，调整计时器、计数器的值来适应现场设备运行的要求。

1 选用先进的控制器 ，系统的实时性好，可靠性高，数据处理速度快;采用全分布式控制结构，系统具有较高的安全性;通讯网络速度快，距离远，可靠性高;界面直观友好，操作简便，功能齐全;人机界面不仅具有形象逼真的动态画面和全中文显示，还具有实时报警监视、安全确认机制和数据记录功能。

2 减少布线成本 ，由于采用远距离通讯网络，使布线更加方便，并大大减少电缆用量;维护方便，运行费用低。系统扩展方便，可随时增加节点，并可通过网络由中控室在线修改程序。控制器和网络可靠性高，维护工作量小。

五、PLC在皮带运输中的应用前景分析

现代的工业生产中常常需要对物料进行加工、搬运，如果这些繁杂的工作由人工完成的话不但效率低，而且劳动强度大，不适合现代化的生产需要。如果采用PLC控制系统对皮带运输过程进行控制，将大大提高皮带运输的安全性、可靠性和运输效率。PLC控制系统具有精度高、成本低、抗干扰能力强、故障率低、操作维护简单等特点，具有良好的应用价值，在建材、化工、食品机械、钢铁、冶金、煤矿等工业生产中广泛运用。近些年，带式输送机又在其他一些产业部门表现出具有巨大的潜力和广阔的市场应用前景。

六、应用PLC实现自动配料皮带运输机系统实例

现以采用三菱公司FX2N系列PLC来实现自动配料皮带运输机系统的控制为例。该系统能够提供均匀、无杂色、无结块、品质均一的干混料，能够适应高温度、高粉尘、有冲击和连续振动的工作条件，不受恶劣环境的影响。该系统有着广泛的应用空间，被广泛应用在煤炭、电厂、钢铁企业、水泥、粮食、烟草、食品及轻工业的生产线。

1、系统的基本组成

（1）自动配料系统

由一个混料容器，三个料位传感器，进料阀A，进料阀B及放料阀C，一台搅拌电机组成。

（2）皮带传动系统

包括3条个传送带PD-1、PD-2、PD-3，传送带均由步进电机驱动，共使用了3台步进电机。

（3）控制系统

该系统的全部控制功能由一台三菱FX2N-16MR型可编程控制器实现，用于控制进料、搅拌、放料、皮带运转、停止等工作过程。

2、系统的工作原理

下图为自动配料皮带运输机系统的设计原理图，SL1、SL2、SL3、分别为高、中、低料位传感器，料位淹没时接通，物料A、B有进料电磁阀Y4、Y5控制、混料由出料电磁阀Y6控制，M0为搅拌电机，三条PD-1、PD-2、PD-3分别由接触器M1、M2、M3控制。

控制要求如下：

（1）初始状态

自动配料混合装置处于OFF状态，搅拌电机停止，所以阀门关闭，装置内没有物料，上、中、下三个液位传感器处于OFF状态：皮带运输机由电动机控制，现处于停止状态。

（2）启动状态

按下启动按钮SB1，装置开始按以下规律运行：

物料A电磁阀打开，物料A流入容器。当料位到达中料位SL2时，SL2接通，关闭物料A电磁阀，打开物料B电磁阀，物料B开始流入容器。当容器料位达到高料位传感器SL1时，SL1接通，关闭物料B电磁阀，搅拌电机M0启动，开始搅匀物料。搅拌电机工作8s后停止搅动，在开启放料电磁阀C之前，为了避免在前段传送带上造成物料堆积，依次间隔2s启动传送带电动机M3、M2、M1，分别带动传送带PD-3、PD-2、PD-1运转。当皮带PD-1运转起来2s后，放料电磁阀C打开，开始放出混合物料。当容器料位下降到低料位传感器SL3时，由SL3由接通变为打开，开始计时时，3s后关闭放料电磁阀C。 在关闭放料电磁阀C的同时，为了使传送带上不残留物料，依次间隔2s停止传动M1、M2、M3电动机，传送带PD-1、PD-2、PD-3停止运转，系统开始执行下一个循环周期。

（3）停止操作

按下停止按钮SB2后，在当前的混合，放料，输送操作处理完毕后，才停止运行（停在初始状态上）。

PLC控制系统的应用，将大大降低设备的维护量，系统控制精度高，操作简单，维护方便，提高系统安全性，提高运输效率和功率因数，降低运行费用，大大减少故障时间，从而提高经济效益。

七、PLC系统实现自动化控制与生产管理系统数据共享问题分析

从控制功能上讲，PLC可替代继电器控制电路的一切功能，具有浮点运算、数据传送和比较、文件传送、诊断、逻辑判断、中断控制、通信、人机对话等功能，在使用方便性和系统可靠性方面则具有继电器电路无与伦比的优越性。总之，由于在皮带输送系统使用了PLC，使得大量的继电器控制柜和二次仪表得以取消，不仅节省了空间，也使得故障率大为减少，提高了系统的可靠性，并且回路修改极为方便，减少了二次投资。另外，计算机管理工作站设信息管理系统，决策者和常规管理者通过管理工作站可根据各自权限远程访问监控系统状况，得到现场生产数据报表、设备管理信息和生产统计分析。

结束语

随着经济建设的发展，皮带输送机被广泛应用在港口的主要生产领域。PLC作为一种重要的现代电子技术基本控制单元，在工业控制领域中应用前景极其广泛。在港口输送系统中，PLC技术在皮带输送系统中的控制也十分普遍。

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