谈PLC在自动化运输系统中的作用

郑小利

摘 要：可编程控制器技术性能高，抗干扰能力强，输人输出状态显示，硬件线路大大简化，这给使用和维护都带来很大方便。随着科学技术的发展和设备档次的提高，用PLC控制系统改造旧设备，将会取得更大的经济效益和社会效益。

关键词：可编程控制器（PLC）；变频器；运输机

1 前言

信息化、自动化技术在港口的应用，是建设现代化港口的重要内容，也是衡量港口科技进步和现代化水平的重要标志。本文主要就可编程控制器（PLC）和变频器在自动化运输系统中的应用情况。对系统的主要控制功能及实现方法做了分析研究，本文是个人的一些见解，可供同行参考借鉴。

2 运输机系统及其工艺控制过程分析

系统由四级皮带运输机构成，B1、B2、B3、 B4为胶带运输机，L1、 L2为气动料仓料斗，Y为车船压力传感器。系统的工艺控制过程如下：一是确定工艺过程及料仓号（工艺1： B1→B2→B3→B4→堆场；工艺2： B1→B2→B3→装车（船）；工艺3：同时堆料、装车〔船），即气动闸门半开）。二是B1起动前，鸣起动信号，起动完成信号停。三是先起动最末一台输送机，延时5s，再依次起动B3→B2→B1，，然后打开闸门L1或（和）L2。四是停止时先停L1或（和）L2。延时4s，再依次停B1→B2→B3→B4。五是当某输送机发生故障时，该机及其前愉送机立即停止，而其后输送机待料运完再停。六是车、船装满时，压力传感器动作，使输送机及料斗停止运作。

3 PLC控制系统的硬件设计分析

输入：直流或交流输入，采用光电藕合电路进行电路隔离。

输出：继电器输出，具R--C吸收电路，抗干扰能力和带负载能力较强。

单板机：即CPU板，对整个可编程控制器的工作进行控制。它一方面对系统进行管理，如自诊断、查错、信息传送时针、计数刷新等；另一方面，根据用户程序执行输入输出操作、程序解釋执行操作等。

编程器：采用手持编程器，可对运行状态进行监控，修改运行数据等。

4 PLC控制系统的I/O分配分析

PLC的I/O端口。输入端口包括运行控制信号、运行方式选择、工艺流程选择、物料检测和安全保护信号。其中，X10为转换开关，可实现手动控制，便于系统调试和检修。在控制每台运输机的接触器线圈回路上，并联一个起动按纽，串联一个停止按纽，可实现就地控制，单独调试每台电机。输出端口包括信号指令、变频器控制信号、电机拖动信号及音响报警信号。主电路四台电机通过接触器由一台变频器控制。变频器设置了0.2 v， 0.5 v， v三种速度。若L1或L2中均无料（（X11， X12=0），延时30s，变频器速度设定端X2接通（（Y6=1），对应速度为0.5 v；若L1或L2中有料，变频器设定端X3接通（（Y7=1），对应速度为v；检修时X25=1，变频器速度设定端X1接通（Y5=1），对应速度为0.2 v。为提高设备的可维护性，在自动运输机上设置了较全的信号和音响系统，对易损器件及电路设置了自诊断环节。

5 皮带运输监控系统分析

5.1 系统的主要功能

一是每台设备机头旁均设有就地操作控制箱，上有工作方式转换开关及就地起停钮；所有胶带机上的给煤点均设置堆煤保护和纵向撕裂保护，以防止胶带机事故的扩大化；所有胶带机均设有两极跑偏开关，每隔约50米设置一对跑偏开关，一级跑偏用于故障报警，二级跑偏用于故障停车；所有胶带运输机，均设拉线开关，用于紧急情况下的停车，急停拉线开关的安装间距均确定按50米进行配置，并可扩展下皮带的跑偏保护，以保证设备和人身安全；扩音电话采用新型的选拨电话系统，安装间距确定按200米进行配置；二是水平胶带机的拉紧装置为液压调节方式，开诚提供一套胶带机的松带检测传感器，由PLC控制完成胶带机的张力自动调节功能； 在皮带机头设置堆料传感器，防止皮带的堆料事故的发生；在皮带机设置皮带速度传感器，以检测皮带的超速及打滑事故的发生；在皮带廊道设置烟雾传感器，以检测皮带廊道的烟雾浓度防止火灾事故的发生；在皮带机的主滚筒设置温度传感器，随时检测滚筒的温度，并配备自动撒水装置，在滚筒超温时实现自动撒水并对主滚筒进行降温； 胶带运输机每隔约100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，严重时停机。实现对给料机与皮带的闭锁，实现与以前皮带的闭锁功能，具有自动、手动、检修等控制方式；三是在软件与硬件上开发了先进的矩阵控制功能，节省主电缆的开支；自控系统在性能上具有良好的抗湿热性、抗干扰性，在结构上满足在港口条件能够迅速检修或更换元器件，根据港口的现场环境，控制箱采用不锈钢结构，其他采用防腐措施；可根据胶带机系统的故障性质，进行紧急停机、顺序停机或发出报警声光信号；在集中操作台上能集中显示胶带机的工作状态、故障类型、故障地点；软启动器或变频器纳入监控；多种操作方式。控制方式有：集中联动、集中手动、就地联动、就地手动、禁起等方式，使系统操作灵活、可靠。在集中方式，所有设备由集控室操作员通过上位机操作；多种流程选择。在联动方式下，可根据工艺选择运输流程， 胶带启动按顺料流方向，并根据胶带速度、长度延时开车，以减少运行时间；重载启动时，按逆料流方向启动；系统停止或无料时延时自动停车；四是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：（1）界面直观友好，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；（2）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；（3）生产数据存入计算机硬盘，可由管理信息系统按需调用。

5.2 可实现自动化控制系统与生产管理系统数据共享

计算机管理工作站设信息管理系统，决策者通过管理工作站可根据各自权限远程访问监控上位机，得到现场生产数据报表、设备管理信息和生产统计分析。

5.3 具有故障自诊断功能

一是网络故障自诊断。当网络由于发生断线、干扰等传输问题时， 网络会自动侦测到，并发出报警；二是 PLC故障自诊断。PLC的扫描器和适配器发生故障时，系统会通过网络的通讯情况判断故障，并发出报警；PLC的I/O模块发生故障时，CPU会通过I/O模块的状态位侦测到故障及故障内容，系统会发出报警；三是传感器和信号线故障诊断。模拟量的传感器或信号线发生断线故障时，PLC通过测量值判断故障并发出报警。

5.4 维护方便

一是I/O模块采用可拆卸端子排，出现故障时，集控室发出声光报警，可在几分钟之内即可更换完毕；二是系统扩展方便，增加新设备或上后期工程，可以方便地加入节点，并可通过网络在线修改程序；三是系统具有自诊断功能，能及时报告故障时间、位置、类型等信息，更便于维护。

6 结语

企业皮带运输设备大多采用接触器一继电器控制。其缺点是联动关系繁杂，维修困难，故障率高，常影响生产，而可编程控制器（（PLC）可靠性高，抗干扰能力强，控制灵活，允许控制对象和控制方法具有广泛的自由性。为此，采用PLC、变频器和单板机技术，大大提高了设备的先进性和实用性。

参考文献：

[1] 方承远.工厂电气控制技术[J].北京：机械工业出版社，2000.

[2] 邹金慧，黄宋魏杨，晓洪.可编程序控制器（PLC）原理及应用[J].昆明：云南科技出版社，2000.