PLC在港口皮带输送系统节能控制中的应用研究

摘 要：皮带输送是矿石和煤炭等散货进行运输的重要工具，文章对PLC集中控制系统展开了学术研究，总结了该系统的特点并对其应用情况做出了总结。

关键词：皮带输送系统;散装货物港口设备;PLC

一、 引言

一般情况下，皮带输送装置在各个领域的使用效率都比较高，能够应用在建筑领域、港口、电力、冶炼、金属冶炼、矿产开发等领域。在进行物料输送的过程中大多需要使用多个皮带装置进行输送作业，只有这样才能够很好地满足物料输送需求，在实际工作中又会经常因为工况的影响，使得皮带输送装置发生“杀鸡用牛刀”的情况，这样的行为既会损耗电机工作效率，同时又会造成大量的能源浪费现象。所以，在政府大力提倡节能减排的社会背景下，文章对皮带运输系统应用过程中的节能技术进行了深入的研究，将某个港口中的2号皮带运输机当作主要研究对象，针对组态软件、变频器和PLC技术设计出了一整套全新的输送电机调整频率控制系统。此次研究的操作系统可以根据需要输送物料的实际情况对电机输出功率做出适度调整，达到控制皮带运输速度的目的，在运输皮带自身产生的负荷值较低时，操控系统就会自动的降低自身输送频率和作业效率;反之则提升自身的输送速度和作业频率。

二、 PLC集中控制系统的特点

（一）首先需要选用更加先进的设备控制器，保证系统的可靠性更高、时效性更好、对数据的处理速度更快;利用全分布式的系统控制结构，保证内系统在运行期间能够具有更高水平的安全性;充分利用通讯网络可靠性高、距离远、速度快的特点，保证操控系统的可靠性;操作界面需要具备更高的简便性，直观友好且各方面的功能齐全;因为人机界面不但动态画面形象逼真，同时还能够以全中文的形式进行数据展示。在上述内容的基础上还能够带有监视、报警、数据记录以及安全机制确认的功能。

（二）适当减少布线工作的成本支出，因为使用远距离的网络进行通讯能够保证布线工作变得更加便捷，同时还能够游侠东阿减少电缆铺设的使用量;同时这种通讯方式的维护手段简单，实际运行费用消耗更低。

三、 PLC在港口皮带输送系统节能控制中的应用

（一）总体方案

此次研究活动选择的是“PLC+变频器”方案设计，，这种方案具备的主要特征即为可扩展性良好且通信能力足够强，可以利用远程监控系统对相关数据记性高效互换。利用PLC技术能够有效代替运行期间的继电器，仅需要使用少量的I/O端口就能够做到可靠连接，这能够在极大程度上简化电路设置，缩小电控柜的实际尺寸，同时还能够使后期的维护工作变得更加简单。此次研究活动选用的运输机利用PLC对设备中的变频器进行系统控制，将PLC设置到设备的电控柜中，然后再利用上位机来进行实时监控工作。

（二）总电路设计

系统中的主电路作用即为电机输送足够的动力，此次设计内容中的主电路电压实际等级约为380V，控制系统详情如图1所示：

在图1中，KM8、KM9、KM11、KM12均属于交流接触器;FRI、FR2则是热继电器;QF1.QF2是空气开关;电机3-5与变频源进行连接;电机3-4和工频电源进行连接。为了防止设备中的变频器在输出功率的过程中接触到交流电源，就需要保证变频器能够和电机I/O端做出正切的连接顺序。因为变频器的起停状态需要使用操控面板進行，所以能够有效控制变频器自身产生的故障率;在上述过程中还需要将电机和接地端子进行接地工作，避免触电现象发生。

（三）PLC选型

此次研究活动中采用的是西门子S7-200系列的PLC控制器，这种类型的控制器梯型较小并且属于逻辑编程控制器，设备自身具有非常优越的可扩展性，同时性价比也更高，最主要的因素是该设备的系统内容非常完善，各项应用功能十分丰富，更加适用于多种不同的自动化控制环境中。因为这种型号的控制器通信功能十分强大，能够应用在各种大规模的系统控制中，不仅其基本控制功能十分强大，同时其指令集能力也十分强大，编程难度低和通信功能丰富均属于其强有力的优势所在。

（四）变频器选型与设计

进行硬件设计工作时，不仅要注意PLC的选型工作，同时还需要主语对于变频器信号方面的选择。由于PLC输送机设备中的电机调速控制能力需要凭借变频器来实现操作，然后才能达到对于速度方面的调节控制作用。

（五）软件设计

1. 编程软件介绍

STEP7-Micro/WIN32属于西门子为其同类产品S7-200所专门研制出的编程应用软件。利用STEP7-Micro/WIN32即可实现Windows操控平台中的PLC车鞥需设计工作，同时还能够对PLC的程序执行情况进行监控。因为PLC技术一直处于不断进步的过程中，从而有效的带动了STEP7-Mi cro/WIN32软件编程功能的进一步完善，同时又提供了对应的指令表、梯形图以及功能块图这三种不同形式的程序编辑器，这就使得用户的选用行为变得更加灵活。

2. 主程序设计

运行系统中各个结构的管理者即为主程序系统，对于主程序设计工作而言，属于进行软件设计工作的第一个环节，并且系统在正式执行PLC循环时还需要先对主程序进行扫描。一般情况下，主程序需要具备以下两项功能：①首次进行扫描的过程中，主程序的初始化需要利用“复位”来执行;②PLC选择的循环扫描方式为利用子程序进行动作控制，这里的子程序主要包括控制、计时、选择变频速度、平均值以及电表等。

3. 子程序设计

系统中的子程序控制需要主程序对其进行调控才能够正常使用。文章对电机展开的研究活动即为控制全部系统中的各个子程序。“平均值”的作用即为取得变量均值;“电表”子程序需要和电能表进行通信作用;“模入/模出”需要进行模拟量转换;“计时”需要对运行时间进行记录;“保护”则需要在必要时进行报警;“控制”则需要完成变频器的速度启停控制;“复位”主要用于对系统进行初始化处理。

（六）上位机监控系统软件设计

1. 上位机监控系统软件组合

EB8000能够利用PM综合管理器开展形式集中 的画面管理和开发工作，能够模拟出更加现实的控制现场画面，然后在进行人机之间的各种交互界面设计，一般情况下的组态控制步骤如下：构建新新项目、完成初始化设计;对监控画面进行编辑，显示出最终参数;使用组态软件对效果进行查看，然后在将最终画面做出最后一步的调式。

2. 组态软件选择

相关技术人员需要保证组态软件在其设计方面能够与上位机具有的监控系统进行协作的能力，同时还需要利用组态软件来实现组合模块的灵活选择，然后再迅速的构建出设备结构中的上位机结构监控系统，这样就能够能加方便的对软件和硬件进行联通处理，进一步实现数据控制和数据采集工作。此次研究活动选择Easy Bui lder 8000作为最终的监视系统应用开发工具，因为EB8000属于新一代设计出的人机界面设计监控软件，能够和MT6100触摸显示屏兼容且非常匹配。这样就能够更好的对在线和离线两种不同的模拟功能做出调节控制，同时还能够使程序的调试工作变得更加简单，操作方式也更加便捷。

四、 结语

综上所述，经过对工作实践的分析研究，针对PLC会给皮带输送机造成的控制影响做出了总结，同时对软件、硬件设计以及系统整体控制进行了总结。根据节能方面的实际要求，对上位机、变频器以及PLC等组成设备进行了变频调速控制。这种类型的操控系统能够根据相关设备形成的变频调速系统做出有效调节。在上述基础上，该系统还能够对皮带自身的实施负荷数据做出调节，保证电机频率可以始终处于正常负荷状态，用以达到节能降耗的最终追求。

参考文献：

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[3]陆文通.PLC在皮带输送系统节能控制中的应用研究[J].现代制造技术与装备，2019（3）：114-115，124.

[4]崔加彬，趙湘前.基于PLC技术的港口物料输送控制系统的研发[J].科技致富向导，2015（9）：229.

作者简介：孙庆刚，龙口港集团有限公司。