基于PLC的皮带运输机控制系统分析

王大鹏

[摘    要]文章通过对PLC技术的应用特点进行分析，对其在皮带运输机控制系统中的应用进行了论述，提出了具体的应用方法，进行了明确的系统研发及设计策略研究，达到了提升皮带运输机控制系统运行水平的效果，也解决了皮带运输机控制系统运行中的问题，对于提高皮带运输机的运行效益具有重要意义。

[关键词]PLC;皮带运输机;控制系统

[中图分类号]TD528.1 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）09–000–02

[Abstract]At the present stage of the continuous development of automation technology in China， the application scope of belt conveyor equipment is expanding， and has been widely used in modern metallurgy， coal mine， building materials and other fields. Belt conveyor equipment is an efficient vehicle， and it is more environmentally friendly in the process of use， which meets the strategic needs of China's sustainable development. Compared with other transportation modes， the belt conveyor equipment has small power consumption， simple structure and stable operation， which can provide more convenience for the production of enterprises. Therefore， enterprises must strengthen the management of equipment. This paper analyzes and discusses the control system of belt conveyor based on PLC.

[Keywords]PLC; belt conveyor; control system

传统的皮带运输机设备在使用时存在较多的不足之处，不仅控制系统的设计和制造难度比较大，而且运行可靠性比较低。一旦设备在运行过程中出现故障问题，难以对其进行全面排除。将PLC技术应用到设备控制系统中，可以提高设备的自动化运行水平。随着科技不断发展，在进行控制系统研发的过程中，自动化程度正在不断提高，操作形式更加简单快捷。且设备的功能也在不断扩展，在使用过程中不会对环境造成严重的破坏，能够满足各个行业的建设需求[1]。

1 PLC技术的应用特点

PLC技术属于可编程的储存器，主要作用于内部的储存程序中，可以执行用户的指令，例如，顺序控制和定时以及逻辑运算等功能。可以通过数字或模拟输入和输出控制的形式，对机械生产过程进行监控和管理。这项技术的应用形式比较灵活，整体的功率消耗比较低。如果需要对控制逻辑进行修改，只需要对内部的程序进行修改，就可以对相关联的数据信息进行全部更改。在对输入和输出线路进行修改时操作形式比较简单，扩展性能更好。这项技术是通过指令对电路进行控制，每条指令的执行速度都非常快。在进行PLC定时器设计时，采用了半导体的集成电路，定时的精度比较高，涉及到的范围更广。用户可以根据自身的需求进行定时，不会受到外界因素的影响。采用PLC控制形式在进行现场操作时，可以与PLC的控制逻辑同时运行，因此可以缩短工程的建设周期[2]。

PLC技术融合了微电子技术，在进行开关设置时采用了无触点的设置形式，因此运行可靠性更高。且这项技术存在自动诊断和监控等功能，可以实现系统的自检，并且对系统的异常数据信息进行显示。还可以对系统的运行状态进行监控，为后期维护工作的开展提供了有效的数据支持。PLC属于语言编程，在使用的过程中更加简便。操作人员可以在更短的时间学会相应的指令，并对其进行操作。在进行PLC技术应用时，输入接口可以与开关进行直接连接，输出开关能够满足一般的控制需求，具备驱动荷载的功能。其中的光电耦合器件可以对干扰信号进行屏蔽，内部还存在抗干扰装置，能够保证运行的可靠性[3]。

2 基于PLC的皮带运输机控制系统研发和设计方法

2.1 明确系统设计要求

以我國某一蔗糖厂的皮带运输机设备为例，在对控制系统进行设计的过程中需要满足完整性的设计要求。要保证设计完成的皮带运输机设备的电气控制系统能够满足蔗糖厂生产的各项要求，还要提高设备的运行可靠性。避免设备在运行的过程中出现故障问题，对蔗糖厂的正常生产产生不良影响。在对控制系统进行设计的过程中还要保证设计方案的应用能够满足经济性的要求，需要提高设备的性价比，并且简化操作形式。在我国工业化发展不断加快的现阶段，蔗糖厂在进行生产时已经引进了一些新型的技术和工艺。因此在对控制系统进行设计时要满足发展性的要求，需要对功能进行扩展，才能提高设备的应用效用。皮带运输机设备的电气控制系统对蔗糖厂的生产安全存在重要的影响，因此要对控制系统的运行情况进行实时监测，并且对其进行全方位的控制和管理，才能提高系统的运行安全。需要对系统运行过程中产生的所有数据信息进行全面记录，并且对其进行系统性的分析和储存[4]。

2.2 优化系统硬件设计

应用PLC技术进行硬件系统的设计需要做好器件的选型。在进行电气控制系统设计的过程中，器件属于设计的核心内容，能够对系统的运行经济性产生真实的反映。要对器件生产商的资质进行严格的审核，还要从指令系统和CPU性能以及物理结构等方面对型号进行具体的选择。其中CPU性能需要符合用户的使用需求。在进行通信系统建设的过程中要对系统的功能进行拓展。在进行系统研发的过程中可以在端口区域预留20%左右的空间，为后续各项工作的开展提供有效支持。在对通信功能进行设计的过程中，需要根据用户的需求，结合系统的运行要求，选择合适的通信技术，还要对按钮和故障开关的设置数量进行严格的控制。在对硬件设备进行选择的过程中，主要存在空气开关、传感器以及异步电机等设备类型[5]。

传感器设备在使用的过程中，主要是利用红外线的扫描，获得相应的信号。根据设备自身的运行原理转换成电能的形式，从而实现各种类型的操作，完成相应的功能。异步电机设备在使用的过程中不存在特殊的需求，即使选择普通的三相异步电机，也可以满足设计的要求。在进行空气开关设计的过程中，系统机组的额定电压必须小于空气开关的额定电压。在对负载电流进行设计时，要小于控制开关的超载设定电流。在进行热继电器设备和接触器设备选择时，要根据额定电压和操作频率对其进行具体的选择，还要做好设备的应用管理。在进行皮带运输机设备的控制系统设计时，还包括电动机等设备，因此在对设备进行选择的过程中需要注意各项设备的抗电磁干扰性能等指标[6]。

2.3 优化系统控制逻辑

在皮带运输机设备的运行状态下，保护装置的信号显示为正常，说明设备已经准备好运行。运行信号发出之后，设备可以正常启动。设备在启动的过程中会发出相应的警示信息，提醒现场的工作人员。设备运行之后，如果出现故障问题，也会发出警报或者故障停机信号，并且进行自诊断。诊断完成之后，可以实现故障的报错。如果设备在运行状态下，多条皮带存在联合使用的情况，需要先打开末端设备，再逐级向前打开设备。在对其进行关机时，要先关闭前端的设备，然后逐级向后关停设备。例如在进行皮带运输机设备使用的过程中，操作人员设置运行模式之后，要通过控制台下达相应的指令。核心动力驱动机组负载平稳之后，系统会进入预先设置的控制模式。如果在运行的过程中需要紧急停车，可以由操作人员启动急停按钮，运输机设备会立即停止运行。如果设备在运行的过程中存在传送系统堵塞和传送带位移超标等情况时，操作人员也要进行紧急停车。

2.4 加强系统元件的保护

皮带运输机设备在运行的过程中，每隔一段距离要设置拉绳保护开关，防止出现紧急情况导致设备的停机。在设备的机头和机尾区域要设置两级的跑偏开关，检测皮带是否处于正常的运行状态。如果皮带出现了偏离等情况，系统会发出报警信号，严重偏离情况下会导致设备的停机。在设备的机头设置打滑开关之后，可以对运行速度进行自动化的控制，也可以检测皮带在运行期间是否存在打滑等现象。在前后级之间，要选用无源干触点信号，对系统的功能进行完善。如果设备处于正常运行状态下，信号始终保持关闭的状态，这样可以对设备的控制系统进行全面的保护。进行皮带运输机设备的控制系统研发存在较高的要求，必须保证系统各个部件的稳定运行，才能降低故障问题的发生概率。利用PLC运行程序对其进行集中化的控制，可以保证传送带输送系统能够严格按照工作顺序完成启动或其他功能。

在设备开始运行之后，系统的编程控制系统会自动启动，确保机组能够正常运行。如果要结束输送，系统可以启动应急开关或电气开关。输送系统处于工作状态时，可以按照预先设计的间隔顺序，让接触器的线圈稳定主回路的运行状态，确保其他功能能够正常启动。如果系统存在超载或超负荷电流等异常现象，专用的低压保护电气元件可以保证系统的正常运行。在进行PLC技术使用的过程中，可以对系统进行集中的检测和控制。PC机设备采集到的数据信息可以直接传输到可编程的控制器中。在对数据信息进行对照之后，可以执行可编程控制器的程序，并且对设备的运行状态进行实时监测。确保机组能够始终按照预先设定的要求保持正常的运行状态。在对每个阶段的运行动态进行管理时，主要存在手动控制和自动控制以及半自动控制等形式。在对设备运行过程中的所有参数数据进行记录之后，如果发现数据信息可以满足生产实际要求，就可以正常启动设备。

2.5 微机控制系统的设计要点

在对微机系统进行设计的过程中，需要根据设备的运行需求，带动各个组件进行工作，从而满足远距离的传输要求。在进行PLC技术应用的过程中，建设的控制系统可以选择动力，驱动整个机组进行启动、停止，还存在手动控制等功能。整个设备的运行状态都处于更加精确的控制形态下。在进行控制系统建设的过程中，主要包含了电气调试箱和控制台以及其他部件。这些部件组合成的控制系统整体性更强。在运行的过程中，各个构件相互配合、相互影响。即使设备在运行过程中出现异常情况，例如存在物料的堵塞等现象，可以通过安全元件显示信号，保证设备的运行安全。在进行微机控制系统设计的过程中，需要严格按照系统的运行需求选择相应的元器件，并且对电气元件进行正确的設置，还要提高连接的可靠性。

3 结束语

综上所述，皮带运输机设备的电气控制系统属于重要的控制和反馈系统，能够保证设备工作性能的稳定，并且提高运行的效率，对我国工业化的发展具有重要意义。将PLC技术融合到这项设备的系统设计中，可以对控制系统的硬件设计和控制逻辑进行优化，满足用户的个性化需求。并且对系统的元件进行保护，降低信号干扰问题的发生概率。尤其是报警信号的设置，可以帮助管理人员及时了解设备运输时存在的各项问题，提高了设备的自动化运行水平，促进了相关行业的发展。

参考文献

[1] 韩方超.PLC控制技术在煤矿井下皮带运输机故障报警设计中的应用[J].西部探矿工程，2021，33（2）：124-126.

[2] 刘龙龙.皮带运输机变频调速控制系统的改造与应用[J].中国石油和化工标准与质量，2020，40（8）：155-156.

[3] 张治国，马艳，邱浩然.浅析联锁控制三台皮带运输机电动机控制系统[J].内蒙古煤炭经济，2020（6）：180.

[4] 侯晶钟.基于PLC控制的机电一体化设备的安装与调试分析[J].家庭生活指南，2019（5）：82.

[5] 王惠杰.基于变频调速控制的皮带运输机电气系统设计优化[J].机械管理开发，2018，33（12）：219-220.

[6] 张正飞.DYL型皮带运输机自动控制液压拉紧装置在半自磨系统的应用[J].世界有色金属，2018（20）：274-275.