引言

　　隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，對生產(chǎn)效益的要求越來越高，食品、保健品等行業(yè)對于皮帶機的運用有了新的要求，皮帶運輸機又稱帶式輸送機，是一種連續(xù)運輸機械。結構簡單，工作過程噪聲較小。隨著保健品社會需求不斷增加，生產(chǎn)效力和需求的矛盾日益突出，已有的繼電器控制系統(tǒng)無法達到生產(chǎn)的需求，因此根據(jù)不同的行業(yè)需求開發(fā)專用的皮帶集中控制系統(tǒng)是十分必要的。

　　采用可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)有很多優(yōu)點。①可靠性高，皮帶機裝置以PLC控制器為核心，系統(tǒng)具備強抗干擾和高可靠性特點，并且可以用于惡劣的環(huán)境中工作。②配置靈活，PLC在組態(tài)系統(tǒng)時就有極強的靈活性，處理能力強，當控制要求發(fā)生變化時只需改變程序就可以了，因此能靈活的進行系統(tǒng)配置組成不同的規(guī)模。③擴展性強，PLC具有很強的擴網(wǎng)和組網(wǎng)的能力，便于添加新的設備和皮帶控制，相比傳統(tǒng)的控制節(jié)省了大量財力和人力。

1 系統(tǒng)設計的意義

　　采用PLC對皮帶集中控制系統(tǒng)具有強大優(yōu)勢，這些優(yōu)勢體現(xiàn)在：

　?。?）高可靠性。由于工業(yè)生產(chǎn)過程是晝夜連續(xù)的，一般的生產(chǎn)裝置要幾個月甚至幾年就大修一次，所以這就要求PLC具有較高的可靠性，高可靠性是PLC的最突出特點之一。PLC采用微電子技術，所有I/O接口電路均采用光電隔離措施，使作業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內部電路之間在電氣上隔離。大量的開關動作由無觸點的半導體完成，另外還采用了屏蔽和抗干擾措施。它的平均故障間隔時間為3萬~5萬h。

　?。?）豐富的I/O接口。由于保健品生產(chǎn)控制機只是整個工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制系統(tǒng)中的控制中樞，為了實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程的控制，它還必須與各種工業(yè)現(xiàn)場的設備相連才能完成控制任務。因此，PLC除了具有計算機的基本功能（如CPU何存儲器）以外，還有豐富的I/O接口模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設備（如按鈕、行程開關、接近開關、傳感器及變送器、電磁線圈、電動機啟動器和控制閥等）直接相連。有些PLC還有通信模塊和特殊功能模塊等。

　?。?）靈活性。有了PLC，電氣工程師不必為每套設備配置專用裝置。如果控制系統(tǒng)的硬件設備采用相同的PLC，只需編寫不同的應用軟件即可。而且可以用一臺PLC控制幾臺操作完全不同的設備。

　?。?）采用模塊化結構。為了適應各種工業(yè)控制的需要，除單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC都采用模塊化的結構。PLC的各個部件均采用模塊化的設計，由機架及電纜將各模塊連接起來。

　?。?）模擬調試。PLC能對所控功能在實驗室內進行模擬調試，縮短在現(xiàn)場的調試時間。

　?。?）對現(xiàn)場進行監(jiān)視。在PLC系統(tǒng)中，操作人員能通過顯示器觀測到所控每個節(jié)點的運行情況，隨時監(jiān)視事故發(fā)生點。

2 系統(tǒng)的任務及要實現(xiàn)的主要功能

　　為了改變原有的繼電器在皮帶運輸系統(tǒng)中的應用，而采用現(xiàn)代化可編程控制器PLC進行控制，進行S7-300PLC模塊選型和外部連線設計。為了使集控系統(tǒng)更加完善，實現(xiàn)控制的可觀化、清晰化，加入了觸摸屏設計。它可以實時顯示系統(tǒng)的運行情況和各種故障情況，進行及時的報警顯示和記錄。進行系統(tǒng)的軟件設計，實現(xiàn)系統(tǒng)功能。最后分析控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的原因，提出對應抗干擾措施。采用可編程控制器PLC對皮帶集中控制系統(tǒng)（PLC皮帶控制系統(tǒng)）可實現(xiàn)以下功能：

　　（1）智能控制：具有擬人的智力，在環(huán)境條件變化時能自主地完成控制目標的自動控制系統(tǒng)。

　　（2）順序控制：按照規(guī)定的時間或邏輯的順序，對某一工藝系統(tǒng)或主要輔機的多個終端控制元件進行一系列操作的控制系統(tǒng)。

　　（3）監(jiān)控：對裝備及系統(tǒng)的工作狀態(tài)不間斷地實時監(jiān)測，并根據(jù)反饋信息自動對系統(tǒng)中異常部位實施相應措施的閉合自動控制作用。

3 皮帶集中控制系統(tǒng)工藝控制要求

　　本系統(tǒng)有集中、就地、檢修三種工作模式。一般系統(tǒng)運行在集控工作模式下，當組成生產(chǎn)流水線時，本機根據(jù)前后閉鎖關系自動啟停，同時檢測各檢測保護一般系統(tǒng)運行在集控工作模式下設備的狀況；運行就地工作模式時，操作員手動操作按鈕啟動/停止皮帶機，所有保護設備均投入使用；運行檢修工作模式時，操作員手動單臺啟動/停止皮帶，保護設備可有選擇性的投入使用。在檢修模式下，可將使皮帶低速運行。工作方式的改變，只有在皮帶輸送機不轉時進行；皮帶輸送機運作時，不能改變其工作方式。

　?。?）程序設計中，報警停車等故障信號自動保持，即一旦發(fā)出故障信號，即使經(jīng)維修后信號消失，計算機內仍保留信號故障狀態(tài)，這時復位指令可以清除故障保持信號。

　　（2）皮帶輸送機按照逆流啟動，順流延時停車，并具有閉鎖功能。

　?。?）對設備故障和工藝參數(shù)的異常實時報警，并進行聲光提示，系統(tǒng)狀態(tài)對位顯示，更便于維護。

　?。?）可與電視系統(tǒng)配合，實時監(jiān)視皮帶機重點部位運行情況，以確保人員及設備的安全；具有喊話、打點通訊功能，基本實現(xiàn)無人值守。

　?。?）皮帶運輸機就地控制箱上設啟停、起動預警按鈕，設備啟動前發(fā)出預警信號，提示有關人員應立即遠離設備；現(xiàn)場可隨時停車，若設備由集控啟動，控制系統(tǒng)接到現(xiàn)場停車信號后，可作急停處理，實施故障停車操作。

　?。?）具有聯(lián)網(wǎng)功能，能與全礦井自動化監(jiān)控系統(tǒng)可靠的聯(lián)接、實現(xiàn)全局監(jiān)控。

4 皮帶輸送機控制系統(tǒng)結構設計方案

　　本次設計中需要集中控制的皮帶共有7條皮帶，各皮帶分部較廣，現(xiàn)場控制點很分散，并且現(xiàn)場環(huán)境很惡劣。所以系統(tǒng)結構采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線技術，組成主從系統(tǒng)結構。根據(jù)工藝流程規(guī)劃，系統(tǒng)以PLC為控制主站，以每條皮帶就地箱配備的遠程I/OET200M為從站，共設7個從站，這樣就節(jié)約了大量的電纜等材料。本系統(tǒng)由集中控制臺、PLC控制柜、觸摸屏、就地箱、各種保護傳感器及執(zhí)行器組成。完成一個系統(tǒng)內多條皮帶多個設備全過程的控制、監(jiān)測、構成一個完善的集中控制系統(tǒng)。其系統(tǒng)結構如圖1所示。

5 膠帶輸送機控制系統(tǒng)硬件選型

　　5.1PLC硬件設計

　　SIMATICS7-300系列PLC是模塊化結構設計，各個單獨模塊之間可以進行單獨組合和擴展，從而使控制系統(tǒng)設計更加靈活滿足不同的應用需求。編程器PG用來為S7-300PLC編制程序，使用編程電纜連接編程器和CPU。通過PROFIBUS電纜可以實現(xiàn)S7-300CPU之間的通訊，以及與其他SIMATICS7PLC進行通訊。一根PROFIBUS總線電纜可以連接多個S7-300。S7-300PLC的主要組成部分有導軌（RACK）、中央處理單元模塊（CPU）、電源模塊（PS）、接口模塊（IM）、功能模塊（FM）、信號模塊（SM）。它通過MPI網(wǎng)的接口直接與編程器PG、操作員面板OP和其它S7PLC相連。

　　5.2外圍設備硬件選型

　　系統(tǒng)有以下幾部分組成：

　?。?）恒速閉環(huán)控制系統(tǒng)。由速度反饋和負載電流反饋組成。異步電機通過逆變器反饋驅動變負載，PLC控制逆變器的輸出。

　?。?）變速開環(huán)控制系統(tǒng)。異步電機通過恒定的逆變器反饋驅動變負載。PLC是沒有靈活性。

　　（3）準變速系統(tǒng)。由三相標準恒壓恒頻電源提供給異步電機來驅動變負載。閉環(huán)系統(tǒng)。

　?。?）去掉速度和負載反饋可得到開環(huán)系統(tǒng)。另一方面，如果整個控制系統(tǒng)是迂回的，系統(tǒng)可以實現(xiàn)。

　　控制系統(tǒng)是為測試轉子損壞的異步電機而設計的，異步電機驅動作為變動負載的直流電機。三相電源和三相主開關聯(lián)接，再和可以保護防止過電流的三相熱繼電器相連。繼電器輸出連接整流器，整流器調整三相電壓，并且給IGBT逆變器提供直流輸入。

6 結束語

　　基于PLC的皮帶運輸系統(tǒng)是分布復雜，部件繁多，且又要求運行協(xié)調一致的連續(xù)運輸系統(tǒng)。因此在皮帶運輸系統(tǒng)集中監(jiān)視和控制，保證皮帶的安全可靠運行，提高運輸效率是很必要的。本系統(tǒng)設計是針對保健品生產(chǎn)廠的需求設計的，較為合理，操作簡單，使用方便，同時具備人機交流界面友好控制效果較好等特點，使皮帶的運行更加安全，更加可靠。