基于S7-1200PLC的带式输送机自动控制系统设计

基于S7-1200PLC的带式输送机自动控制系统设计

陈钢

湘潭电机股份有限公司电气传动事业部邮编:411100

摘要:输送带在带式输送机中作为牵引及承载构件得到了广泛地应用，通过输送带的移动来实现的,实现高效输送物料的连续输送设备。在现代工业不断发展,自动化水平不断提高的背景下,人们对生产过程的监控有了更多的需求。S7-1200是西门子公司最新推出的一款可编程逻辑控制器(PLC),旨在满足各类用户对自动化控制任务的高精度和简单要求。阐述带式输送机的工业应用及其发展趋势。以西门子S7-1200PLC为例,搭建了保证带式输送机稳定工作的高效电气控制系统。实际工程应用结果表明,本系统实现带式输送机自动控制,对带式输送机系统设备进行监测。

关键词:带式输送机;自动控制;S7-1200PLC

引言

带式输送机是一种广泛应用的运输设备,利用S7-1200PLC对带式输送机的智能控制系统进行设计。本系统将PLC控制箱,视频监控等设备配置于带式输送机头部,对带式输送机作业过程中各项数据信息进行实时采集,及时发现作业过程中出现的问题并对故障进行检测和报警处理,还利用变频调速技术根据料流情况对带式输送机作业速度进行合理控制,从而有效减少能源消耗,使带式输送机实现无人值班,将蹲岗变成巡岗。

1系统控制要求

通过西门子WinCC组态软件对现场输送机运行情况进行实时反馈，并与多种传感保护装置相配合最终组成带式输送机高效电气控制系统。在现代工业不断发展,自动化水平不断提高的背景下,人们对生产过程的监控有了更多的需求。该系统能够实时监测输送带跑偏检测设备，打滑检测设备，纵向撕裂防护设备，溜槽堵塞防护设备，料流检测设备，双向拉绳开关故障信号等，并通过控制驱动电机的起动，保护及停止等动作来实现自动化控制。设计时充分考虑到可能存在的种种问题及解决办法,做到更完善、可靠。现将具体条件限定如下。

(1)本实用新型提供一种输送带偏移检测设备。如果皮带没有按规定时间纠偏至合适位置,表明输送带已经发生一定偏移。输送带将侧辊偏转30°时开关动作电机电源切断，电机紧急停止。并通过触摸屏(简称HMI)进行跑偏控制监控。

(2)检测并控制传动滚筒打滑。皮带轮内设有传感器及测速发电机，测速发电机连接传感器。滚筒内安装有检测皮带有无打滑的检测系统。输送带的转速被测得比传动滚动线的转速低30%,应立即断开电机电源,使电机紧急停止。

(3)皮带轮内设有传感器及测速发电机，测速发电机连接传感器。在纵向撕裂工况下，开关立即给PLC发送紧急信号，请它立即切断电源，停止工作,从而避免了输送带纵向撕裂事故的继续扩大。

(4)溜槽或漏斗壁上装有防护装置,可以用来探测溜槽或漏斗是否堵塞。如果皮带没有按规定时间纠偏至合适位置,表明输送带已经发生一定偏移。堵塞后检测器发出报警或停机信号督促现场操作人员采取相应措施排除堵塞可能。

(5)料流检测器对输送带有无物料进行检测,通过纵向撕裂开关来监控异物能否穿透输送带以达到纵向切断输送带。

2系统硬件

2.1 PLC控制器

S7-1200型控制器灵活性高、功能强大,可以广泛用于各种设备控制中,满足用户多样化自动化要求。它可以根据用户需要进行编程和扩展以满足不同场合下各种需求,如在工业现场,办公室以及家庭等环境中都能得到广泛的运用。S7-1200指令集以其紧凑的结构、灵活的配置和强大的功能为多种应用程序控制的实现提供了完美的实现。实际使用时,使用者可以根据需要自定义不同的程序。

2.2监测开关

传感器的监测与防护功能是多重的，包括但不仅限于防止打滑开关，纵向撕裂开关，偏移开关，速度开关，溜槽堵塞检测，料流检测以及电流过载检测几个方面。

2.3显示报警设备

上位机和现场操控台作为显示报警设备，现场操控台安装有西门子HMI、事故报警显示灯、操控按钮等，同时沿着输送机安装有报警电铃以发出警报。

3系统软件设计

系统软件按系统功能分为主程序,保护参数监测子程序,控制子程序3个部分。

3.1主程序设计

主程序对系统进行初始设置,并调用子程序。当系统上电启动时,先初始化各个寄存器,收集各个输入信号,读入过程映像的输入寄存器,依据输入信号完成各个部分功能程序的设计,再将过程映像的输出寄存器进行刷新,最后将处理结果输出;若PLC停止工作则退出程序,否则回到输入信号的采集并进行一个周期的扫描。主程序流程图见图1。

图1主程序流程图

3.2保护参数监测子程序

监测子程序主要是对输送带偏移,本发明实时监控溜槽卡死，料流和驱动电机电流超载的异常状态，还可实时监控带式输送机超载，输送带转速改变和紧急停车的状态，当出现异常状态时马上报警，保证安全。故障发生后能够按照所设逻辑自动开启对应功能,实现迅速消除事故隐患,避免事故扩大。监测信息全部录入上位机实现现场工况实时监控。通过数据分析,得到了事故的原因及发展趋势。保证作业人员的安全情况下需要工况监测,对带式输送机进行有效的防护,以免引发设备安全事故。控制子程序流程图见图2。

图2控制子程序流程图

3.3设备工况显示

设备工况可以划分为正常工作,撕裂告警,跑偏告警,打滑告警,堵料告警,事故急停等六种工况。上位机和操作台HMI均具有带式输送机工况显示功能,而上位机和操作台均通过指示灯在运行中显示操作。

3.4设备管理和运行数据记录

上位机控制系统兼具设备运行管理及运行数据记录等功能,能够查询,打印出各种实时监控数据以分析所发生故障。

4控制系统工作流程

上电初始化并获取启动确认信号;在上位机运行时,按下系统启动按钮后,系统起动,电机起动,皮带起动;操作时,如遇各种事故信号时,该系统立即停止工作,待大修、大修结束后,重新上电并初始化、重启。

5控制系统界面设计

在了解WinCC组态软件的基础上,应用WinCC组态软件开发了带式输送机监控系统接口,并建立了直观、易于操作的输送机控制系统接口。

1确立带式输送机的监测和控制工程;2、实现了HMI和组态上位机之间无缝通讯以及HMI和PLC之间互联的同步进行；通过组态王软件进行数据采集。在组态软件中，需要明确划分和定义的是需要监控的过程变量；4.拍摄了监控带式输送机系统的照片；建立组态画面中各元素与变量之间的关联，实现动态监测；5.采集了现场的过程值数据、加工和归档，最终以表格形式呈现或印刷；6.对警报进行编辑工作；7.采用用户管理机制，对操作权限进行分层设置，以确保系统运行的高效性。

6结语

本系统具有对带式输送机进行现场及集中控制的功能,还能对输送带偏移,打滑及各种意外情况进行及时告警。另外引入组态界面增强操作方法及管理界面人性化,方便了人员的操作。

参考文献

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