1、系統(tǒng)控制要求及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
TSIB2型伸縮式皮帶輸送車布料和行駛功能的實現(xiàn)需要對其控制，使機(jī)器按一定的規(guī)律和順序完成一系列動作，主要對如下機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制：發(fā)動機(jī)，支腿，給料輸送機(jī)布料桿，給料輸送機(jī)皮帶，主輸送機(jī)布料桿，主輸送機(jī)皮帶，液壓油冷卻器，水清洗器，分動箱等．
圖1是電氣控制系統(tǒng)框圖．電源部分完成電源的接通和斷開以及緊急停止時對電源的控制；遙控系統(tǒng)部分完成回轉(zhuǎn)頭動作的控制、布料桿動作的實現(xiàn)、皮帶速度的給定和動作信號的輸出；可編程控制部分主要完成對現(xiàn)場信號和遙控器動作信號的采集、邏輯控制、輸出信號控制、發(fā)動機(jī)速度控制等功能；驅(qū)動部分完成對電磁閥的驅(qū)動；底盤接口電路部分完成對發(fā)動機(jī)速度的采集、發(fā)動機(jī)速度調(diào)節(jié)和熄火控制的實現(xiàn)．
2、PLC選型
PLC主要完成對現(xiàn)場信號和遙控器動作信號的采集、邏輯控制、輸出信號控制、發(fā)動機(jī)速度采集和控制等功能，總數(shù)字量輸入點數(shù)22點，數(shù)字量輸出點數(shù)18點，模擬量輸入點數(shù)2點，模擬量輸出點數(shù)1點，如表1所示，本系統(tǒng)選用西門子S7 - 200PLc，根據(jù)輸入和輸出點數(shù)，擬采用1塊中央處理單元CPU224，1塊數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM223，1塊模擬量擴(kuò)展模塊EM235.
3、電氣系統(tǒng)控制方案
3.1發(fā)動機(jī)速度自動調(diào)節(jié)
發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速通過PLC的脈沖輸入口實時采集脈沖，根據(jù)轉(zhuǎn)速公式計算發(fā)動機(jī)的實時轉(zhuǎn)速，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是基于PLC給定工況的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，再通過PID逼近的算法去調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)電子油門的電壓來實現(xiàn)的，整機(jī)在支腿動作、布料桿動作和皮帶輸送工作時自動實現(xiàn)發(fā)動機(jī)升速和減速，而且可實現(xiàn)發(fā)動的節(jié)能控制，既能提高操作的自動化水平，又能有效節(jié)約能源．
3.2布料桿動作控制
3路比例多路閥電比例閥直接由遙控系統(tǒng)接收器輸出的3路正反向PWM控制；支腿控制閥、回轉(zhuǎn)頭上升控制閥、回轉(zhuǎn)頭下降控制閥、左旋轉(zhuǎn)限位控制閥、右旋轉(zhuǎn)限位控制閥、水洗控制閥、旁通閥這7個電控閥由PLC輸出控制，并通過中間繼電器驅(qū)動；液壓油散熱器冷卻風(fēng)機(jī)電控閥由溫度感應(yīng)器來控制．
3.3皮帶速度控制
控制主皮帶速度和給料皮帶速度的2個電比例閥由以下方法實現(xiàn)：圖2中，DT1，DT2是2個比例電磁鐵，TO，T1是三極管.PLC采集遙控系統(tǒng)輸出2路皮帶速度檔位模擬量信號(0～10 V)和皮帶啟動的信號，由PLC對皮帶運行和關(guān)閉進(jìn)行互鎖邏輯處理并由高速脈沖輸出口輸出2路PWM信號來控制變量油泵的電比例閥，再通過EM235輸出通道控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制皮帶速度，
皮帶的啟停和速度調(diào)節(jié)是基于以下4點來實施的：
(1)皮帶運行時主皮帶先啟動，然后才能啟動給料皮帶．
(2)皮帶停止時給料皮帶先停止，然后才能停止主皮帶．
(3)泵的排量和油泵的輸出流量成正比．
(4)電磁鐵的控制電流和泵的排量成正比．
因皮帶速度擋位設(shè)置了10個擋位，劃分很細(xì)，所以可不考慮皮帶速度的反饋調(diào)節(jié)，不對其速度進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，只對油泵排量進(jìn)行正比例調(diào)節(jié)，本方案優(yōu)點：
(1)普通PLC控制可以實現(xiàn)．
(2)成本相對較低
(3)除顯示速度和每次工作時間外，還可顯示一些故障提示及其他信息，并能對PLC進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和修改，例如，可通過操作面板對速度任意設(shè)定．
(4)顯示精度較高．
(5)維護(hù)較方便，
由于比例閥沒有給出皮帶速度與比例閥的脈沖輸入信號、模擬電壓輸出之間的關(guān)系式，要測試出速度與比例閥的脈沖輸入信號、模擬電壓輸出的反饋信號之間的關(guān)系，這是本方案的難點．
4、控制程序設(shè)計
程序編制采用模塊化結(jié)構(gòu)，包括MAIN主程序和SBRO - 10子程序．其中SBRO是初始化子程序；INT-O為中斷處理程序，調(diào)用其可完成發(fā)動機(jī)速度計算與PID運算L4,5J；SBR2、SBR8分別為近控和遙控時皮帶速度調(diào)節(jié)子程序，主程序主要完成程序初始化、輸入點濾波、系統(tǒng)報警信號處理、行走及制動控制和實現(xiàn)各子程序的調(diào)用等核心功能．根據(jù)皮帶輸送車的行走和布料的控制要求，可將皮帶輸送車工作狀態(tài)分為幾個部分，各部分的轉(zhuǎn)換是通過PLC內(nèi)部的狀態(tài)標(biāo)志來實現(xiàn)的．圖3為主程序框圖．
5、結(jié)語
本文所設(shè)計并實現(xiàn)了針對皮帶輸送車的PLC控制系統(tǒng)，充分發(fā)揮了S7 - 200系列PLC的優(yōu)異性能，與采用比例閥放大器控制相比較，具有系統(tǒng)簡單、緊湊、可靠，操作簡單方便，造價低廉，易于擴(kuò)展維護(hù)等特點，該伸縮式皮帶輸送車已在國家重點工程—一溪洛渡水電站工程進(jìn)行混凝土澆注施工，具有操作簡單、布料效率高、不挑料等特點，產(chǎn)生了極大的經(jīng)濟(jì)效益。
相關(guān)輸送機(jī)產(chǎn)品：
1、皮帶輸送機(jī)
2、刮板輸送機(jī)
3、斗式提升機(jī)
