浅谈圆型混匀式堆取料机电气设计方案

张晓友

（北方重工集团有限公司 辽宁 沈阳 110027）

1 设计原则及方案

圆料场刮板式混匀堆取料机分为堆料机和取料机相对独立的两个部分，但两设备都是围绕同一中心柱运动，上机电源、联络信号共用一个集电环。堆取料机的动力电源类型一般为为交流380V，它是由料场附近的低压变电所（一般现场称为原料配电站）送到地坑内的动力接线箱，再经中心柱到集电器，由集电器再分送到堆料机和取料机。堆取料机与中控室相互提供的无源接点、联络信号，也是通过料场附近的低压变电所内的PLC柜送到地坑内的控制电缆接线箱，再经中心柱到集电器来连接的。

堆取料机的控制核心是可编程控制器（PLC），堆料机的回转部分和取料机的行走部分采用变频调速，作用之一可以减小启动和停止时的机械惯性，降低机械震动；作用之二是根据实际现场条件调整速度，以满足生产需要。

2 设计说明

2.1 堆取料机的控制方式

堆取料机均设四种控制方式，即中控室自动控制、机上自动控制、机上手动控制及机旁现场控制。

堆料机自动工况下的动作联锁：

正常起动：起动指令——响铃15s(启动变幅油泵)——回转起动——堆料皮带机起动——堆料臂变幅——来料栈桥皮带机起动，各环节起动间隔10秒可调；

正常停机：停止指令——堆料机皮带机停止——回转至启动位置停止（液压变幅正常变化，最终停止在标高位置）

取料机自动工况下的动作联锁：

正常起动：出料皮带机起动——起动指令——刮板链驱动起动——料耙驱动起动——工作取料运行机构起动，各环节间隔10秒可调；

取料机正常停机：停机指令下达后皆是上述顺序的逆过程；堆取料机非常停机：所有传动同时停机。

2.2 堆料机部分

2.2.1 用途

当来料栈桥皮带运送来的物料输送到本机，由本机卸料皮带卸到料场内，采用连续合成式堆料方式将物料堆积成环型料堆，以达到均化和贮存的目的。

2.2.2 堆料机工作工艺

①初始堆料。堆料机在空料场开始接受堆料或者要在无料区域重新开始堆料，堆料机堆料臂首先降至下极限位置开始堆料，在第一堆时，当料位计触料后堆料臂自动上升4s，当堆到标准高度后且触料，料臂自动向逆时针方向回转3度并下降一定的角度，开始堆第二堆料，当料位计再次触料后，堆料臂自动向逆时针方向回转3度并下降一定的角度，开始堆第三堆料，这样依此类推堆到40堆，初始料堆堆完。

②正常堆料。堆料按逆时针方向连续堆成。堆料区域120度。将堆料臂抬至标准高度并移至初始堆料的第一堆上方，以此为0度逆时针回转至120度，同时从标准高度位置变幅至下极限位置，随后堆料臂从120度逆时针回转至0度，同时从下极限位置变幅至标准高度位置。堆料臂的回转和变幅运动均为连续运动。

堆料臂回转往复堆料，当料位计触料并达到标准堆高度后，堆料臂将向逆时针方向多移位3度，即回转行程将由120度变为123度，接续的顺时针方式堆料的回转行程仍为120度。此后在新的120度区域内堆料。依此类推。

3 硬件配置

堆料机硬件系统包括三台配电控制柜。配电柜内包括卸料皮带电机、回转电机、变幅液压站和干油泵的控制线路。各线路都设有短路保护、欠压保护和过热保护装置，其中回转电机线路中还设有变频器装置，考虑启动压降问题，卸料皮带电机回路中配备软起动器。配电柜内还包括控制电源隔离变压器、照明电源变压器。控制柜内包括直流24V电源，可编程序控制器一套，以及中间继电器若干。操作者使用的指示灯和控制按钮安装在控制柜的柜门上。

堆料机上的胶带输送机上设有拉绳、跑偏、打滑保护装置，在堆料机堆料臂的前端设有一长一短两个物料探测器，PLC通过物料探测器使堆料臂始终与呈抛物线状堆顶保持尽可能小的等距落差，短的物料探测器作为堆料臂触料的极限保护。在堆料臂俯仰角接点处设有旋转编码器，控制俯仰角度。在堆料机回转处也设有旋转编码器，控制回转角度。堆料机与取料机之间设有16°、21°夹角的行程开关和61°夹角的行程保护开关。堆料机上还设有上极限、标准堆高和下极限三个行程开关。

取料机硬件系统包括三台配电控制柜、一个操作台。配电柜内包括刮板电机、工作行走电机、调车行走电机、干油泵电机、料耙液压站的控制线路，各线路都设有短路保护、欠压保护和过热保护装置。其中工作行走电机设有变频器，以改变行走速度，进而改变取料量。调车行走电机设有软启动，具有软起和软停功能。同样考虑刮板电机为双110kw电机，电机启动电压降过大的问题，在刮板电机回路里配备软起动器。配电柜内还包括控制电源隔离变压器、照明变压器。直流24V和直流28V电源各一个，考虑电磁离合器（DC24V）离控制柜较远，并充分考虑电缆损耗，所以电磁离合器连接28V电源。控制柜内包括可编程序控制器一套，隔离中间继电器若干。操作台上安装有指示灯和按钮，以便操作者观察和使用。

在取料机刮板链上设有两个接近开关，用于检测刮板断链。料耙轨道两侧各设有一个接近开关，一个行程开关，接近开关为工作开关，行程开关是极限保护开关。取料机行走装置还设有电磁离合器，用于工作行走和调车行走之间的转换。

堆取料机可编程序控制器选用SIEMENS公司的S7-300系列，具体配置如下：

堆料机：CPU CPU 314 1个

电源模块： PS 307 1个

输入模块： SM 321 4个

输出模块： SM 322 4个

取料机： CPU CPU 314 1个

电源模块： PS 307 1个

输入模块： SM 321 4个

输出模块： SM 322 3个

4 可编程序控制器的开发

堆取料机PLC梯形图程序分为堆料机和取料机两部分，每部分都包括主程序和手动、自动、机旁、报警器四个子程序之外，堆料机还包括初始堆料子程序，主程序是通过不同的条件进入各子程序来完成相应的功能。