劉超元

摘要：傳統(tǒng)的皮帶機(jī)采用的是繼電器控制系統(tǒng)，從成本的角度考慮繼電器控制系統(tǒng)要低一些，也基本能滿足工作的要求，但是它存在著設(shè)備體積大，動作速度較慢，工作的可靠性較差，維修難的問題。PLC的初期由于器價格高于繼電器控制裝置，使其應(yīng)用受到限制。但近幾年來由于微處理芯片及有關(guān)原件價格大大下降，時PLC成本下降，同時又由于PLC的功能大大增強(qiáng)，使PLC的應(yīng)用越來越廣泛，用PLC來控制皮帶傳輸系統(tǒng)設(shè)備簡單，操作和使用方便，維護(hù)和維修更容易。

關(guān)鍵詞：PLC：控制系統(tǒng)；皮帶機(jī)

皮帶輸送機(jī)通常采用采用傳統(tǒng)的繼電器控制和PLC控制兩種控制方法，兩種控制方法比較如下：

方式：傳統(tǒng)的繼電器是利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)及延時繼電器的滯后動作等組合方式形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制；PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序的方式存在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需要改變邏輯程序即可，不需要硬件連接，是軟的連接。

速度：傳統(tǒng)的繼電器控制邏輯是依靠觸電的機(jī)械動作實現(xiàn)控制的，工作速度低、毫秒級的、且機(jī)械觸點(diǎn)有抖動現(xiàn)象；PLC控制是由程序指令控制電子電路來實現(xiàn)的，速度快、微妙級、嚴(yán)格同步且無抖動現(xiàn)象。

控制：傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)是靠時間繼電器的時間滯后動作來實現(xiàn)延時控制的，時間繼電器定時精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時間困難且是有級調(diào)時。PLC控制是采用集成電路做成的計時器，時鐘脈沖是由晶體振蕩產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時間方便且是無級調(diào)時，不受環(huán)境影響。

通過對兩種控制方式的大概比較，PLC控制方式控制效果比較好，可實現(xiàn)皮帶輸送機(jī)的自動化控制，而采用傳統(tǒng)繼電器控制方式，還停留在以人工手動操作為主（當(dāng)然也可以實現(xiàn)自動化控制，但是線路較為復(fù)雜，使用硬件元器件太多，不經(jīng)濟(jì)也不劃算，且維修困難），控制效果也就不是很明顯，因此設(shè)計PLC控制系統(tǒng)很有必要。下文為PLC控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計。

一、PLC的選擇及I/O分配

輸入信號：啟動開關(guān)1個，停車開關(guān)1個，故障輸入4個（M1、M2、M3、M4）（注：這里不考慮跑偏開關(guān)、張力保護(hù)器、物料探測器等）以上共6個輸入的開關(guān)量信號，考慮以后的擴(kuò)充，預(yù)留50%的備用點(diǎn)，共9個數(shù)字量輸入點(diǎn)DI。

輸出信號：電動機(jī)啟動信號4個（M1、M2、M3、M4）綜合報警燈1個，停車1個，故障4個（M1、M2、M3、M4）。以上共需要10個數(shù)字量輸出信號DO，考慮到以后對系統(tǒng)的調(diào)整擴(kuò)充，預(yù)留30%的備用點(diǎn)，共需要13個輸出點(diǎn)。根據(jù)以上輸入DI點(diǎn)及輸出DO點(diǎn)的要求，我們選用日本歐姆龍（OMRON）公司的CPM2A系列30點(diǎn)I/O的可編程PLC（其輸入點(diǎn)DI為12點(diǎn)，輸出點(diǎn)DO為18點(diǎn)），它具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）同步控制：CPM2A/2C的高速計數(shù)器功能可以和脈沖輸出功能結(jié)合起來，依照輸入脈沖頻率按比例產(chǎn)生一個特定的脈沖輸出。

2）高速處理功能：高速處理包括50ms的快速響應(yīng)輸入，0.64ms的掃描周期，高速處理在很大程度上可以提高勞動效率，以包裝機(jī)械為例，這可以顯著縮短檢測標(biāo)簽記號和檢測產(chǎn)品之間的時間間隔。

3）高速計數(shù)器功能：CPM2A/2C支持單軸高速計數(shù)20KHZ單相和5KHZ雙向，線性計算從-8388608到388607，25KHZ的四軸高速計算等。

4）脈沖輸出位置控制：CPM2A/2C支持4種脈沖輸出的有2個點(diǎn)；IO--IOKHZ脈沖輸出的有1個點(diǎn)；PWM輸出1.0-999.9KHZ的1個點(diǎn)，其具有同步功能。

5）RS232通訊端口：CPM2A/2C提供一個內(nèi)置的RS232端口，能很方便地連接可編程終端，確認(rèn)操作環(huán)境和調(diào)試時能實現(xiàn)可視化，將來擴(kuò)充時刻選擇其它的組網(wǎng)模塊。

6）價格低廉：在價格方面PLC也是比較便宜的，因為一個PLC可控制整個控制系統(tǒng)，歐姆龍PLC經(jīng)濟(jì)實惠，價格低于西門子及三菱PLC，且性能穩(wěn)定，性價比較高。

一般情況下輸入點(diǎn)與輸入信號，輸出點(diǎn)與輸出信號在控制上一一對應(yīng)，分配好以后，按系統(tǒng)配置的通道與接點(diǎn)信號分配給每一個輸入信號和輸出信號，在本系統(tǒng)中報警器是幾個信號共用一個輸出點(diǎn)，個報警因素按邏輯關(guān)系并聯(lián)后接到報警輸出點(diǎn)。

二、PLC外圍硬件電路設(shè)計

SB1為啟動按鈕（地址00000），SB2為停止按鈕（地址00001），SB3……SB6為四臺電機(jī)對應(yīng)的故障信號（電機(jī)正常時為常開，故障時為常閉），01004為故障報警輸出，當(dāng)任何一臺電機(jī)發(fā)生故障時，HA便開始報警，電機(jī)故障信號由熱繼電器FR和空氣開關(guān)QF的輔助觸點(diǎn)串聯(lián)后輸出的。圖1為硬件主電路圖。

電氣主回路主要由塑殼空氣開關(guān)QF1……QF5、熔斷器FU1……FU5、接觸器KM1……KM5及熱繼電器FR1……Fk4組成。

三、硬件電路的接線要求

在硬件電路圖（見圖1）的基礎(chǔ)上，對一些相關(guān)的控制接線作如下要求：

1）采用遠(yuǎn)程集中控制，完全由PLC按照工藝要求來啟動生產(chǎn)線上各個設(shè)備。

2）電動機(jī)容量小于45KW或其容量不超過電源變壓器容量的15%容量時，均采用直接啟動方式。

3）交流接觸器的觸點(diǎn)容量根據(jù)電動機(jī)容量確定，所有接觸器線圈的控制電壓為220VAC。

4）所有電機(jī)都配有相應(yīng)的低壓電路保護(hù)，具有短路、過載、過電流等保護(hù)功能，這些保護(hù)的元件選型QF、FR、FU均根據(jù)電機(jī)容量選取。

5）電控系統(tǒng)采用380VAC三相四線制供電。

6）PLC的故障輸出端直接接到AC220V報警上。