皮带运输机的PLC控制
【摘要】社会在不断的发展，机器的不断发展与更新将给工业带来了新的生命力和活力，本文将从皮带运输机的PLC工作原理、皮带运输机PLC控制系统设计思路、皮带运输系统的总体设计思路、皮带运输机PLC选型与I/O分配等方面分析这个问题。
【关键词】皮带运输机，PLC，控制系统
一、前言
皮带运输机PLC控制已经在大范围的运用，我们不仅仅要看到其给我们带来的实惠与方便，更应该深入的了解和研究PCL所产生的价值，这样才能为我们下一步的发展和进步作出贡献。
二、皮带运输机的PLC工作原理
经过对皮带运输机控制系统的分析，决定选用西门子公司生产的S7-200系列PLC。S7-200系列PLC适用于各行各业，适用于各种场合中的自动化控制、检测、监测。S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域。由于露天煤矿的特殊环境，所以要求要高度重视电器线路的保护，传感器以及控制元件必须配备相应的转换与隔离电路。通过配置转换板、隔离板，可以延长PLC的控制距离，扩大PLC的输出容量，可以实现信号的隔离、转换与放大，实现控制距离的增加。隔离电路直接带动控制设备，可以使中间环节减少，而当出现故障使，外围设备造成短路或窜入高压，也不会对PLC造成直接损坏，加强主机的安全性能，实现系统的可靠性和延长设备的使用寿命。
PLC的输入点与输出信号是一一对应的。按照控制需求，分配输入输出的端口。考虑到各设备在使用过程中的安全性、故障检测与报警、运行状态实时显示等要求，兼顾系统的协调工作能力，控制程序采用PLC常用的梯形图语言进行编写。在皮带运输机发生故障时，用定时器控制每台皮带运输机的运行相隔。系统启动后，通过定时器依次控制各台电机的启动。
通过PLC还可以实现两台电机功率的平衡。两台主电机电流信号输入PLC 时，如果两信号相差超过规定范围时，PLC可以对其进行调整，如果其中一台运输机的运行速度在正常范围之内，说明另外一台的运输速度较慢，就要加大速度较慢的运输机的电流。即PLC开始启动此台运输机的液力耦合器的伺服电机，进行点动加载，然后PLC继续比较电机电流值，当两电机电流差达到规定要求时不再进行加载；反之亦然。当两电机电流差达到规定时，停止。
在皮带运输系统中，包含的设备多、运输距离也比较远、布置较为分散、类型也比较杂，所以要不断的改进运输系统，改进方案也是多样的。通过PLC控
制煤矿的运输系统，达到运输和保护的自动控制，可以确实的提高系统的安全性，保障系统更可靠的运行，且在实际的应用中取得了良好的效果，在确保原煤运输的基础上，大大减少了维护的工作量，取得了良好的经济和社会效益。
三、皮带运输机PLC控制系统设计思路
1.皮带运输机系统构成
根据用户的具体要求和实际情况，由工艺专业确定管、皮带运输机的具体控制工艺架构，电气专业依据工艺专业制定的工艺控制目标设计出满足要求的控制系统。
2.皮带运输机驱动系统设计
根据用户的工艺状况和要求，电机驱动系统结构上一般分为单台电机驱动、双台电机驱动和机头、机尾多台电机驱动几种形式。根据用户对生产系统控制要求的不同。
3.用户恒速使用且对启动电流不作要求的场合采用电机直接启动开环控制的驱动控制方式。用户恒速使用，仅对启动电流有要求的场合使用软启动器开环控制的驱动控制方式。用户需要调速控制或闭环控制的场合采用变频器控制的驱动控制系统。
四、皮带运输系统的总体设计思路
从控制要求中可以看到，系统启动后可看作是三个进程同时进行：料罐采用的是自动检测，自动加料控制，仅是放料阀与皮带程序相关，因此，料罐的编程可单独列为一个进程：机械手采样系统也是在启动后自动运行，也可单独列为一个进程；四级皮带运行是本系统的第三个进程，同时也是主要进程，因为电机的故障检测发生在这个进程里面。
其中，机械手部分应包括三个小部分：机械手自动运行、手动运行和返回原点。为了保证机械手的安全运行，必须在手动运行时设置一些必要的互锁，例如上升与下降之间、左行与右行之间，以防止出现意外。同时，手动运行时也要注意机械手运行的环境，防止机械手出现运行超限事故。
1. PLC的选型
本系统中采用了三菱FX2N系列PLC，三菱系列PLC是三菱公司比较重要的产品，它运行速度快、控制可靠、安装灵活、扩展方便、性能价格比高，具有强大的指令系统，而且采用模块组件，用户可根据控制需要，灵活地购买各种模块，避免了控制点数的浪费，内置有高速计数器、高速输出、PID控制器、RS-485通信/编程接口、PPI通信协议、MPI通信协议和自由方式通信功能，I/O端子可以很容易的拆卸，因此在工业控制中得到了广泛的应用。
3.皮带运输机PCL抗干扰设计
PLC是专门为工业环境设计的控制装置，一般不需要采取什么特殊措施，就可以直接在工业环境中使用。但是，如果环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，都不能保证系统的正常运行。干扰可能使PLC接收到错误信号，造成误动作，或使PLC内部的数据丢失，严重时甚至会使系统失控。在系统设计时，应采取相应的可靠性措施，以消除或减少干扰的影响，保证系统正常运行。
实践证明，系统中PLC之外的部分（特别是机械限位开关）的故障率，往往比可编程序控制器本身的故障率高很多，设计时应采取相应的措施，如用高可靠性的接近开关代替机械限位开关，才能保证整个系统的可靠性。电源是干扰进入可编程序控制器的主要途径之一，电源干扰主要是通过供电线路的阻抗耦合产生的，各种大功率用电设备是主要的干扰源。在干扰较强或对可靠性要求很高的场合，可以在可编程序控制器的交流电源输入端加接带屏蔽层的隔离变压器和低通滤波器，隔离变压器可以抑制从电源线串入的外来干扰，提高抗高频共模干扰能力，屏蔽层应可靠接地。
高频干扰信号不是通过变压器绕组的耦合，而是通过一次侧、二次侧绕组间的分布电容传递的。在一次侧、二次侧绕组之间加绕屏蔽层，并将它和铁芯一起接地，可以减少绕组间的分布电容，提高抗高频干扰的能力。也可以选用电源滤波器产品，如北京中实公司的电源滤波器，具有良好的共模滤波、差模滤波性能和高频干扰抑制性能，能有效抑制线与线之间和线与地之间的干扰。动力部分、控制部分（可编程序控制器）、I/O电源应分别配线，隔离变压器与可编程序控制器和I/O电源之间应采用双绞线连接。系统的动力线应足够粗，以降低异步电动机启动时的线路压降。外部输入电路用的外接直流电源采用稳压电源，因为交流电压整流滤波的电源含有较强的纹波，可使PLC接收到错误信息。
五、皮带运输机PLC选型与I/O分配
根据控制要求，减少输入点个数方式：在设计过程中可以将一个按钮用做两种功能；采用分组输入的方式，减少PLC控制系统的输入点个数，另外在PLC 外接电线时应注意，输入电路的二极管要串联，避免产生寄生电路；对于复杂的系统采用矩阵输入的方法来减少输入点数；对于只有单一功能的输入开关或是连锁关系较少的手动按钮可直接设置在PLC的外部输出电路上。
减少输出点个数方式：可采取将状态完全相同的负载并联后使用同一个输出点；将不在同一时刻工作的两种工作方式设置成同一个输出点，用外部的转换开关来切换工作方式；可将信号灯与它相应的负载设置为同一个输出点。
好的程序既可以减少I/O点数还能够减少执行步骤，提高执行效率，因此，程序设计是控制系统中最重要的一项工作。所以必须要掌握一定的编程技巧。例如，在进行多种方式的程序设计时，在多台单机组成的自动线上，必须将单机操作上的分散控制和总台上的集中控制连锁起来，这种方式的设计执行效率更高。
