基于PLC斗轮堆取料机的控制及改进
2021-04-03黄斌
黄斌
(上海振华重工(集团)股份有限公司,上海 200125)
随着现代社会中经济迅速发展,交易、运输等工作需求也越来越大,而港口、码头及一些制造业对于物料运输的要求也越来越高,斗轮堆取料机作为一种大型机械设备,能够集约性、高效率地运输散料,对于工作的效率、质量保证和提升都发挥着重要的作用。而PLC作为斗轮堆取料机的核心控制系统,直接影响着设备的运转稳定性、安全性和效率因素,因此,要加强对斗轮堆取料机的控制和改进,基于PLC进行研究是有效方法。本文将从该控制系统本身相关原理出发,找出和分析当前PLC控制系统中存在的问题并提出相应的优化改进措施。
1 斗轮堆取料机PLC控制系统概述
1.1 斗轮堆取料机概述
斗轮堆取料机是一种常见的带式传送机械,在当前社会经济迅速发展、运输需求加大、物料转运工作量大的背景下,其成为物料转运的专用大型机械。根据结构进行区分,斗轮堆取料机可以分为两种,分别是臂式和桥式。相对于传统的机械组合,斗轮堆取料机本身的组成部分包括传统斗轮挖掘机、带式传输机等多种物料运输装卸机械,其单位时间内设计生产能力更高,在运输、转运工作中的工作效率更加显著。
1.2 PLC控制系统概述
斗轮堆取料机中,运行机构是非常重要的,其运行时需要通过介入强电系统。斗轮堆取料机的运行规模大、工作强度高、工作时间长,因而其所需的控制规模也很大。PLC技术能够实现在斗轮堆取料机运行中的自动化控制,提高机械操作的效率,让操作人员实现设备功能的操作以及优化。针对机械常用的功能,PLC控制系统中设计了不同的控制模块,以此实现对功能和操作的划分,并且提供基础,让机械的操作人员能够选择更加合适的功能来应对机械设备的运行环境。当机械控制系统出现问题后,就会导致作业效率和质量下降,甚至出现安全问题,这时,就可以调节具体的模块来帮助操作人员完成任务。
1.3 PLC控制系统的控制方式
PLC控制系统的模块的各自组成部分,主要包括各自的CPU、电源等,并在此基础上提供斗轮堆取料机运行所需要的必要条件。当斗轮堆取料机整体运动时,机械的动力依靠交流电机来提供;斗轮堆取料机的重要作用在于对物料进行运输,通过稳定的运行来保障工作作业的完成和效率,而其工作的稳定性、安全性,也即对物料输送过程中的状态,要依靠PLC控制系统在接受指令后,通过变频器来控制机械整体进行;PLC控制系统还通过三相交流电机来控制尾车皮带的运行,而操作人员也会通过计算来提高运行效率,保持运行荷载范围安全的同时实现最优动力;斗轮堆取料机的斗轮驱动的控制原理在于,要保证动力在荷载范围的控制内,避免出现超负荷的运转,并且检查斗轮堆取料机的供电系统稳定性情况,避免电流变化以及不稳定情况对系统元件有可能造成的损害,同时,还需要留意信号接收方面的问题,这样的控制原理实际上同尾车皮带运行控制原理相同。
2 斗轮堆取料机PLC控制系统中存在的问题
2.1 抗供电系统波动干扰性较弱
由于各种因素的影响,目前,我国常用的斗轮堆取料机PLC控制系统多数为欧美所出产,其在使用过程中,自身的质量较高,运行较为稳定,安全性也有所保证。在这样的背景下,目前,机械作业、运输等过程中,斗轮堆取料机PLC控制系统所出现的问题多数是由于外部的因素干扰而导致的,例如,运行振动导致的系统连接松动、线路电路问题导致的系统数据丢失等,而抗供电系统波动干扰性较弱,是其首要存在的问题。
首先,由于运行的强度大、要求高,斗轮取料机在运行时,需要接入的是强电系统,而在工作环境下,同一强电系统内,不同的大型机械和设备都会接入,当这些机械和设备开关、提速降速时,都会导致电流变化进而影响强电系统内的波动,在这个过程中,变频器等电流交换装置则会发出高频次谐波,会严重冲击设备的控制系统。其次,部分情况下,电网中会出现短路故障问题,这一故障也会引起电网的波动并干扰PLC系统;最后,斗轮堆取料机的运行本身是需要内部多个机构同时进行的,也就需要不同的电机共同开展工作,而当启动电机的时候,电流会发生瞬间的幅度较大的波动,容易导致PLC系统产生问题。
2.2 抗磁场和感应电干扰性不强
斗轮堆取料机的PLC控制系统的操作,采用的是远程I/O,数据的传输、储存以及对数据的相关处理,都要依靠远程站通过总线来连接斗轮机控制系统而进行。而数据信号的传输稳定性和性能就影响了PLC控制系统与远程站之间的通信质量,一方面,由于本身斗轮堆取料机的生产工作环境较为复杂,尤其容易产生振动、噪声等,这些外部环境因素都会影响数据信号的传输,而另一方面,变频器转换不同的转速之间时,会产生谐波,其谐波也会对数据信号的传输造成严重的干扰,导致通信故障,也进一步引发了斗轮堆取料机控制系统的运转问题。
2.3 PLC控制器电路连接不够稳定
斗轮堆取料机本身的工作环境是较为复杂且污染较为严重的,其中,噪声、振动以及一部分粉尘污染问题,都容易影响设备的运转,使连接线路因为振动等原因松脱,或是由于环境而短路,控制系统的电流运转回路不能正常进行,控制系统本身的工作也就受到了阻碍。此外,强电系统接入的工作下,斗轮堆取料机本身除了由于电流的瞬间波动而容易产生的电器元件损坏问题外,还有可能出现长期性、潜伏性的安全隐患,当瞬间电流变化过多以及强电流通过时间长时,电路的使用寿命就容易缩短,产生老化现象,这也会引发安全问题,引起安全故障,对设备的安全、工作人员的人身安全以及工作作业进行都是较大的威胁。
3 针对斗轮堆取料机PLC控制系统的改进措施
3.1 优化PLC控制系统设计
由于容易受到供电系统波动以及磁场感应电的干扰,PLC控制系统容易出现相应的故障问题,针对这种问题,优化和改进最主要的措施是为控制系统添加隔离装置,并且更换优化线路的材质,从而降低相应干扰,也提高控制系统中相应的抗供电系统波动干扰性、抗磁场和感应电干扰性。其中,隔离装置的添加要注意主要目的是隔离变压器以及屏蔽电缆,采用380V转220V隔离变压器,这对于供电系统波动而形成的谐波具有较为明显有效的过滤作用;屏蔽电缆,对于电磁波在金属表面形成的涡流能够起到有效的降低作用,也能够抵消对控制系统的干扰。而另一方面,优化线路材质问题,则是针对斗轮堆取料机的总线进行的,线路长、环境干扰多且干扰强度较高、线路数据能量传输速度问题等因素,综合影响了斗轮取料机对于线路的要求,而普通的电缆相较于光缆,对设备的需求满足较为不到位,因此,可以采取光缆更换来降低长距离传输带来的消耗以及干扰等,加强PLC控制系统的工作环境质量。
3.2 通过冗余技术优化PLC控制系统
冗余技术能够协调系统设备,提高其运行效率和稳定性,具体来说,其实,通过为系统配置两套及以上功能相同的设备来实现的,这实际上相当于设置了一套乃至多套备用系统,当出现问题时,能够及时进行协调,从而提高系统运行的稳定性,更好地应对故障,加强容错率。对于优化PLC控制系统,冗余技术是有效手段,当数据同步过程中发生了设备故障时,通过这一技术能够提供备用软件程序,实现数据或是控制系统的瞬时切换,从而提高控制系统的稳定性和数据安全性。
3.3 加强运行维护工作
除了对故障问题进行基础的处理以及优化改进外,定期的运行维护工作也是非常重要的,通过按期合理的运维,能够提前检测出设备的安全隐患、故障隐患,提前制定好应对方法,及时处理各种故障,从而实现系统的稳定运转。对斗轮堆取料机PLC控制系统的运行和维护,也是技术人员所要认真重视的。首先,要对线路进行按期的检测,对其安全性能、线路强度等都严格检查,提前发现线路老化问题等,避免电气消防安全事故的发生;其次,对斗轮堆取料机的电气回路要进行按时检查,确保回路自然流通。要预防和处理开关部分短路现象、设备线路连接松动情况、信号传感器干扰情况等,保障PLC控制系统的正常运转。
4 结语
斗轮堆取料机在当前的市场中重要性不言而喻,其关系到物料转运作业的效率,而PLC控制系统的运行稳定性,则是斗轮堆取料机正常运转的基础,因此,针对其出现的问题,应当通过一定的优化改进措施进行完善,并做好运行维护工作,保障运输作业的顺利进行。