港口传送机械PLC控制设计

王福军

（日照港集团岚山港务有限公司，山东 日照 276800）

带式传送机械是重要的港口装卸机械，是用连续运动的无端输送带输送货物的机械。输送带绕过传动、改向、张紧等滚筒，并支承在许多托辊上。工作时，驱动传动滚筒，通过传动滚筒和输送带之间的摩擦力，使输送带运动，将带上的货物运送到卸载地点。应用最广的一种带式输送机为胶带输送机，是用胶带作输送带。不同的胶带宽度和衬垫层数形成不同的规格，胶带带宽达3000mm。长距离输送时，为了提高输送带的拉伸强度，采用夹钢绳芯胶带，输送距离可超过10km。

为了加强港口传送机械的工作效率，设计PLC控制系统应用于港口传送机械控制终端。PLC是可编程逻辑控制的简称，是计算机技术和传统的继电器技术结合的产物。传统的传送带控制系统，都是采用接触继电器控制系统。而基础继电器控制系统的接线比较复杂，抗干扰的能力也较差，容易发生因基础不良而造成故障。PLC系统具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强和编程简单的优点，可以代替传统的控制技术应用在港口传送机械中，达到质的飞跃。

PLC的系统构成主要包括基本单元、扩展单元、相关设备和工业软件。基本单元指的是控制系统CPU，存储器、基本的输入/输出节点和电源。扩展单元包括I/O模块、模拟I/O模块、通信模块和特殊功能模块。设备则包括编程设备、网络设备、人机操作界面等，软件则是实现系统控制功能而开发的相关配套程序。

1 传送带控制系统设计

港口传送带的负载压力一般比较大，煤炭、粮食作物、微小集装箱等都有可能成为传送带的应载负载。因此在港口传送带的设计中，采用4条皮带运输，分别用4台电动机带动使用。

控制启动，先启动1条皮带机，经过短时间延迟，再次启动第2个电动机，短时延迟后会启动第3个电动机，当某条皮带发生故障时，该皮带机及前面的皮带机应该立即停止装货物，针对这种功能，设计的控制系统应该具备以下功能。

（1）单动循环和往返循环应该连锁控制。如果单动被触发，则循环功能不能被启用，反之，如果循环功能被触发，则单动的功能需要被抑制。

（2）单动控制只能在手动模式中打开。

（3）如果1#皮带出现故障，则2#皮带必须停止，此时可以使用3#皮带运行，当故障解除之后，复位，再次按“启动”按钮，此时启动1#机，2#启动完毕之后，再延时启动3、4#机。

（4）如果发生短路故障，故障解除，按“复位”按钮，故障锁存复位，未循环启动按钮/旋转单动按钮，皮带不会自动启动。

（5）循环控制的过程，如果某台皮带失败，则其上游设备不能启动，下游则保持运行状态。

（6）设定声音、光报警，光警报解除。

（7）集中控制按钮需要在任意控制时刻，都保持良好的使用状态。

控制系统面板如图1所示。

图1 控制面板

2 控制系统软硬件的设计

在应用的过程中，首先要做的是对PLC进行选型，考虑的因素包括PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等。需要满足功能要求、保证可靠性、维护方便，拥有最佳的性价比。选择了相应的PLC控制器，需要在硬件上进行线路连接，电气控制的主线路图如图2所示。

图2 电气控制连线图

控制系统需要控制4台传动机运行，需要4个数字输出点；控制系统的运行和停止需要2个数字输入点，如果传送带的4个点发生故障，需要有故障信号的输入。其中，M1～M4分别是传送装置的4个发动机，Q位置为继电器输出，I位置为节点输入位。

设计港口传送带PLC软件是另一个重要的内容。在设计开端，首先要解决的是步序控制，因为货物在传送带上的传送过程是一个渐进过程，步序控制主要分为单序列控制、选择序列控制和并行序列控制3种。设计软件时，首先需要对PLC进行编程处理，利用初始化脉冲控制使传输带正传和反转复位，当传送物料在原点并且按下启动按钮的时候，开始启动系统，电动机和传输带的安装按照要求进行，整个过程有明显的动作，可以运用步指令和复位指令得到顺序功能图，指令控制如图3所示，控制软件可以帮助对传送带的工作过程进行监控，也能对运转流程进行调速处理。

3 系统调试

PLC的运转方式和通用的计算机存在一定区别，因此利用PLC设计自动控制系统和计算机控制系统的过程也不同，PLC在港口机械的应用存在自己的特点，在PLC控制系统植入港口传送装置之后，需要根据一定的步骤进行调试处理。调试首先要确定控制对象，随后选择PLC型号，在确定硬件电路和软件设计后，进行在线模拟的测试，对不符合要求的内容进行调整和检修。

图3 系统指令控制

在实际的港口传送带装置中，PLC需要和传送带变频器进行通信。通信规格必须在变频器的初始化中进行设定，如果没有进行初始化设定或者有一个错误的设定，则数据不能传输，港口传送带就得不到相应的指令。根据上述的系统总体分析和软件设计，港口传送带的整体包括变频器模块、PLC模块、编程器模块、RS-485、电动机、传送带、连接线。PLC结合变频器植入港口传送带，可以提高港口机械的使用可靠性。

4 结语

本文从PLC控制系统的原理出发，对港口传送机械内的软件和硬件分别进行设计，并对整体系统进行了研究。研究结果表明，PLC控制系统和变频器的使用可以增强港口传送机械的工作效率。目前，随着计算机技术的大力发展，未来的研究应该着眼于人工智能和PLC控制系统的联合应用。

[1]李立鲍.港口机械电气安全控制系统设计[J].黑龙江科学，2017.130-131.

[2]郑玉龙,张玉莲.基于PLC的海洋钻井平台钻杆传送机械手控制系统设计[J].机械设计与制造工程，2014.51-54.