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    斗轮堆取料机电气控制系统简介

黄明 2007-7-6 

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摘要:本文以一台堆取料机为基本类型,对斗轮堆取料机控制系统的组成、功能及工作原理做了简要介绍。
关键词:斗轮堆取料机;电控系统;PLC 
1 前言 
  堆取料机是现代化大型企业贮运料场所必备的设备之一,是一种高效率连续作业的散料装卸机械设备。该设备能把一定粒度范围内的散状物料按一定的堆料工艺,堆在贮料场,即完成堆料作业;又能把贮料场的物料按一定的取料工艺取走,运送到用料场所,即完成取料作业。堆取料机工作效率高,可节省大量劳动力、改善劳动条件,因此被国内外广泛采用。在斗轮堆取料机电气系统中,电气传动和逻辑控制是非常重要的:首先在设计中要考虑到系统的安全性、可靠性,使系统既能满足工艺要求,尽可能先进,又尽可能简单化。即要操作直观、方便、又便于现场的维护和备件的准备。基于以上原则,传动方式一般采用电动机驱动的机械传动方式,逻辑控制采用PLC(可编程控制器)控制整个系统生产作业。
系统配置及特点
2.1 系统配置
  该斗轮堆取料机系统采用了SIEMENS S7-300系列的PLC(可编程控制器)控制整个设备的生产运作,其中PLC包括了224个数字量输入点,96个数字量输出点,8个模拟量输入通道,4个模拟量输出通道,同时,还采用了1个主站2个从站的结构形式。主站的CPU(中央处理器)模块与报警显示触摸屏相连。控制系统结构如图1所示。

图1 控制系统结构

2.2 特点 
  该电控系统具有以下特点:
(1) 加强了系统的工艺性
  该系统的使用加强了接收和管理原始数据的功能,加强了生产工艺数据设定计算,扩大了向基础自动化级发送有关生产指令和设定值的功能权限,还  可进行生产管理和设备管理等功能。
(2) 控制功能庞大且综合性强
  整套系统集中了多种机电设备的速度检测、位置检测及联锁控制功能。
(3) 高性能的PLC控制器快速控制
  该系统采用SIEMENS S7-300系列PLC,最快控制周期可小于1ms,适用于分布式生产过程的快速系统。硬件系统元件为当今流行CPU指示,硬件集成化程度高,适用于工业现场环境。该控制系统能满足“高速控制,高速通讯”的要求,系统控制周期速度可达2ms的数据更新速率。
(4) 编程环境良好
  用于对PLC编程和组态的编程软件,具有强大的编程能力,而且操作界面简单。
3 控制系统的主要功能及组成
  控制系统设计采用电气、控制和仪表三合一的电控系统方案。
3.1 系统的主要功能
  该控制系统主要有以下功能:
(1)采集信息及半自动和手动操作功能;
(2) 能在线监视工艺基本参数;
(3) 检测和显示设备状态;
(4) 可执行监控动作。
3.2 系统的组成
控制系统包括以下子系统
·大车走行控制系统
·回转控制系统
·俯仰控制系统
·斗轮控制系统
·皮带控制系统
·HMI人机界面系统
·半自动控制系统
4 控制系统工作原理
  斗轮堆取料机通常设有一个电气室,一个变压器室,一个司机室。其工作操作均在司机室的操作台上进行,主要信号都在触摸屏上显示。电气控制柜分别装配在电气室,变压器室内。可在机上实现手动和半自动两种操作方式。
4.1 大车走行及回转控制系统 
  走行和回转系统均由可调速的变频电机驱动。司机在司机室内可直接操作主令开关,用不同速度使大车前进或后退,使悬臂以“L”梁为中心进行左右(±110°)回转。
4.2 俯仰控制系统 
  俯仰控制系统以液压为主流,通过PLC中的模拟量输出模块将正负10V电压信号通过比例放大器转给液压比例电磁阀,从而使比例电磁阀根据电压逐步提升,并逐渐打开。应用液压系统的优点是可减少由机械冲击所带来的负面影响。
4.3 斗轮控制系统及皮带控制系统
  斗轮控制系统主要为取料作业服务,从斗轮取出的物料落入机上皮带内,再由机上皮带与地面皮带合作将物料运往目的地。
4.4 HMI人机界面系统
  PLC(可编程控制器)与触摸屏是通过PROFIBUS-DP总线连接通讯的,PLC对斗轮堆取料机实时监控的数据,以及采集的各类参数,经CPU(中央处理器)处理后,发出相关指令控制设备生产运营,并将当前PLC状态输送到“共享数据块”中,供触摸屏显示和操作。在触摸屏上实时显示各种工况画面、参数、曲线及故障报警,并可生成和打印生产报表及其他信息。触摸屏画面如图2所示。

图2 触摸屏画面

4.5 半自动控制系统
  PLC将走行编码器采集的距离信号,以及回转和俯仰编码器采集的角度信号进行相应的计算及处理,并送到司机室的触摸屏上显示,为斗轮堆取料机半自动运行操作提供相关参数,再在触摸屏上设置对应参数,如半自动取料时前进距离,悬臂梁回转的角度范围等,传入PLC,经CPU处理最终反馈给各个控制单元,从而实现半自动控制的需要。
5 结束语
  斗轮堆取料机电控系统,综合集成了PLC(可编程控制器)的控制技术和触摸屏的画面监控技术,实现了斗轮机生产工艺过程的自动化控制。该系统的运行安全可靠,不仅提高了生产率,而且在有效地改善生产操作人员工作环境的同时,也取得了较好的经济效益。
参考文献
1 SIEMENS S7-300 硬件手册.软件手册
2 HITECHPWS 台达触摸屏操作手册