电气论文--码头物料运输机的PLC控制系统设计.docVIP

1 绪论 1.1 课题的背景 现代工业生产中，有许多场合需要皮带运输机，用于运送生产原料和产品。在现实中码头物料搬运系统就是运用了皮带运输机，从而节约了大量的人力和物力，提高了劳动生产率。码头货船装料的皮带运输机系统是由料库、卸料电磁阀YA和多条连续排列的皮带运输机组成。待装船的物料贮存于料库内，装船用的末端皮带运输机是移动式的，卸料端伸入船上料仓。而采用多条皮带运输机，这主要原因是因为输送路程远，路径变化大，难以采用直线传送的单皮带输送机系统。故采用多条皮带输送机系统，方便系统的灵活组合。 虽说码头物料搬运运用皮带运输机系统提高了劳动生产率，但如果不能实现完全的自动化，操作维护还将会很困难，因为码头场地大，设备多，粉尘大，过去的继电器，接触器控制系统故障率高，检查线路，排除故障费时费力，影响生产的正常进行。根据实际码头货船装料的工艺布置，本文采用对4条皮带运输机装料控制设计。4条皮带运输机供给货船装料的工艺布置图如图1-1所示。 图1-1物料皮带运输机运送系统示意图 Fig. 1-1 Conveyor belt material transportation system diagram 皮带运输机的工作流程：需装船的物料(例如：粮食、花生、大豆、煤炭等散装粉状或颗粒状物料)应先贮存在料库内，尽量装满，保持适当物料位置的高度，保证系统可连续稳定地进行生产，不跑料，不扬尘。物料装船现场应有声光报警装置，警告或提醒现场人员注意行走和工作的安全。四皮带物料输送系统有驱动电动机4台(M1，M2，M3M4)，其控制回路分别由交流接触器KMl，KM2，KM3KM4和各过载保护热继电器FRI，FR2，FR3和FR4组成。皮带机会因物料性状造成过载停机，比如因某段皮带上堆积原料过多。过载电动机以及上游皮带电动机和电磁阀均应停电处理以免系统堵塞，扩大故障范围。 1.2继电器控制与PLC控制的比较 针对此码头皮带运输机控制系统中，控制系统有很多种，比如说单片机、继电器、PLC等系统。而在实际中绝大多数皮带运输机系统应用继电器和PLC来控制。下文对继电器控制和PLC控制进行比较，选择出一种控制方式。 1.2.1 运输机继电器控制系统 继电器控制为接线程序控制，它是由分立元件（继电器、接触器、电子元件等）用导线连接起来加以实现的。继电器在控制皮带运输机时有自己的优点及存在的问题。运输机继电器控制系统的优点如下[1]： 1）所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。 2）系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。 3）大部分电器均为常用控制电器，更换方便， 价格便宜。 4）多年来我国一直生产这类运输机，技术成熟，已形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉掌握的人员较多。 1）系统触点繁多接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。 2）普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。 3）电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。 4）系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。 5）由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高；而且检查故障困难，费时费工。 运输机继电器控制系统故障率高，大大降低了运输机的可靠性和安全性，经常造成停机，给工作人员带来不便和惊扰。且运输机一旦发生跑偏、过快等问题，不但会造成运输机机械部件损坏，还可能出现人身事故。在运输机控制中采用了 PLC，用软件实现对运输机运行的自动控制，可靠性大大提高。 去掉了大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。 PLC 可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。 PLC 可进行故障自动检测报警显示，提高运行安全性，并便于检修。 用于群控调配和管理，并提高运行效率。 更改控制方案时不需改动硬件接线。运输机的可靠性和安全性，且运输机一旦发生跑偏、等问题，需要稳定性高、可靠性强、控制灵敏、安全系数高并且具有集散控制网络管理等要求，去掉了大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。因此采用PLC控制。随着电力电子技术、微电子技术和计算机控制技术的飞速发展，交流变频调速技术的发展也十分迅速。电动机交流变频技术是当今节电，改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种手段。三相PW、M信号，变频调速以其优异的调速性能和起制动平稳性能、高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。变频调速运输机使用的是异步电动机，比同容量的直流电动机具有体积小、占空间小、结构简单、维护方便、可靠性高、价格低等优点。 变频调速电源使用了先进的 SPWM 技术 SVPWM 技