中煤鄂尔多斯能源化工有限公司皮带输送机集控系统

马宏昌

摘要：本文以中煤鄂尔多斯能源化工有限公司尿素库房项目为依托，根据现场设备实际运行情况和技术要求，设计了皮带输送机集控系统，这个设计能够有效地控制皮带输送机的运行及其各种保护的监控。

该系统主要包括三台转弯输送机、一条直线下运带式输送机及1号带式输送机输送机，实现了将包装好的尿素运至码垛机。运行顺序是袋装尿素从包装机出来之后经过1#A转弯及进入1#带式输送机然后经过1#B转弯带式输送机到1#C直线下运带式输送机再经过1#D转弯带式输送机运至1#码垛机。为了保证系统运行的安全，上位机使用两台，其中一台作为备用。

关键词：皮带集控；皮带输送机；PLC

中图分类号： TH222文献标识码： A

1概述

1.1生产系统的基本组成

中煤鄂尔多斯能源化工有限公司一期共有九条生产线，因为九个生产线大同小异，本设计就以一条生产线为基础设计，该系统将袋装尿素从包装机出来之后经过1#A转弯机及进入1#带式输送机然后经过1#B转弯带式输送机到1#C直线下运带式输送机再经过1#D转弯带式输送机运至1#码垛机。

该皮带输送系统主要由转弯机、带式输送机、直线下运带式输送机、码垛机等组成。图1-1是系统布置示意图。

图1-1系统布置示意图

系统设备情况如表1-1所示:

序号 设备名 代号 备注

1 1#A转弯机 V5801A

2 1#带式输送机 V5801

3 1#B转弯机 V5801B

4 1#C转弯机 V5801C

5 1#D转弯机 V5801D

6 1#码垛机 MDJ1

表1-1系统设备

1.2带式输送机的相关介绍

1.2.1带式输送机的型号

中煤鄂尔多斯能源化工有限公司尿素库房工程所选用的皮带输送机为江阴市特种运输机械制造有限公司生产的DTⅡ带式输送机。

DTⅡ带式输送机是一般用途的带式输送机，用于冶金、煤炭、水电、化工、建材、交通运输等部门。它有支带头部、传动滚筒、改向滚筒、上托辊、下托辊、导料槽和拉紧装置和一条环形封闭的输送带组成，具体示意图如图1-2所示。

图1-2带式输送机结构示意图

1.2.2带式输送机相应保护

1）跑偏传感器

胶带输送机在运行过程中胶带脱离输送机的中心线而偏向一侧，造成跑偏现象。

输送带跑偏造成的危害主要有以下方面：胶带边缘与机架相互摩擦，使胶带边缘过早损坏；撒料，托辊容易被卡，影响文明生产；在机头，机尾处叠胶带，减少胶带有效运输宽带和损坏胶带；顶胶带跑偏严重时，上翘的空胶带会折叠损坏，跑偏再严重时，顶胶带可能脱离上托辊架而掉到地上，造成输送机运转中的严重机械事故和人身事故。

2）速度传感器

皮带输送机打滑的主要原因是胶带与滚筒的摩擦力不够，不能实现摩擦传动，出现打滑现象。在带式输送机工作过程中，当某种原因使得传动滚筒的速度与输送带速度不同步时，产生打滑现象。

打滑现象造成的危害主要有以下几个方面：损伤托辊支架，造成托辊横飞，导致胶带机变形，基础松动；下滑堆积后的胶带可能出现纵向撕裂，脚面严重撕裂损伤；打滑会使滚筒表面温度急剧升高，引起输送带着火。

本设计中打滑速度开关它直接安装在从动滚筒或大直径的托棍下，检测皮带的速度状态。当输入的两个速度信号不同步时，回路继电器闭合，发出打滑信号传至PLC，发出停车信号。

3）拉绳开关

拉绳开关安装于皮带输送机的两侧的机架上，用钢丝绳沿着输送机两侧把开关连接起来。当输送带设备发生紧急事故时，在现场沿线任意处拉动钢丝绳，钢丝绳牵动驱动臂旋转，通过传动轴带动扭力弹簧使精密凸轮发生位移，驱动微动开关切断控制线路，使得输送机停止运行。

1.3控制系统的设计要求

1.3.1设计方案遵循的基本原则

集控系统应无条件满足生产系统工艺流程的要求；应具有极高的可靠性；控制系统能是整个地面生产运行可靠、操作灵活、维护简单；控制系统能是整个系统实现自动化生产；在运行可靠灵活的前提下采用先进的技术和制造工业；尽可能减少现场安装工作量；最大限度地减少设备及工程投资。

1.3.2设计方案包括的主要内容

1）系统设两种控制方式：集中自动和就地控制，集中自动方式由集控室发出流程启、停车命令，现场相关设备按预定流程进行顺序的启停；就地控制是在就地对各个设备进行无或有闭锁启停，一般在设备检修试车时使用。

2）启动设备时V5801D、V5801C、V5801B同时启动，V5801B开启5S后启动V5801，V5801开启5S后启动V5801A。

3）按工艺流程启动设备时，采用逆料流启动设备，而停车是顺料流停车。

4）每个设备的选择开关在远程状态时，相应流程和设备将不能就地启动。

5）系统按工艺流程运行时，一旦有设备故障报警，该设备及逆料流设备急停。

2控制系统的相关分析

2.1PLC概述及原理

PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：

“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”

2.2 ABB AC500的介绍

主要组成部分有导轨（RACK）、电源模块（PS）、中央处理单元CPU模块、接口模块（IM）、信号模块（SM）、功能模块（FM）等。

3控制系统的设计

3.1整体控制系统的设计

本系统采用PLC控制,使用两台控制计算机来监控系统的运行，另外配置操作台，以及适当数量的就地按钮盒，皮带保护传感器。

图3-1整体系统结构设计图

3.2 硬件设计需注意事项

3.2.1站点控制柜说明

本系统中，低压配电柜在尿素包装楼400V配电室，PLC柜在尿素包装楼二楼中控室，操作台和工控机在尿素包装楼二楼中控室。

3.2.2硬件接线时需要注意的问题

1）电源模块用来给CPU模块供电，其他模块以及传感器开关，由一个24V的开关电源来供电。

2）一般网络插头（总线终端器）都配有终端电阻，这是为了避免信号的反射而配置的。在网络的两端的位置，要将网络插头的终端电阻开关打到ON的位置，而其他网络插头的终端电阻开关都要打到OFF的位置。

3.3 PLC编程

3.3.1地址分配

1）首先根据硬件设计原理，对地址进行分配，下面是地址分配表。

DI524

DI524-1

DC523

3.3.2梯形图设计

单机梯形图

1系列联动起车

参考文献

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[6] ABB可编程控制器PLC