【正文】 PLC皮帶機(jī)變頻調(diào)速設(shè)計(jì)方案第1章 引言 皮帶機(jī)現(xiàn)狀 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤礦、冶金、鋼鐵、化工、制藥、倉(cāng)儲(chǔ)、電廠等方面對(duì)于皮帶輸送機(jī)有了許多高新的要求。皮帶輸送機(jī)俗稱(chēng)帶式運(yùn)輸機(jī)，是一種連續(xù)性的帶式運(yùn)輸機(jī)械，也是一種通用的機(jī)械，它既可以運(yùn)送散狀物料，也可以運(yùn)輸件式成品物料。工作過(guò)程中噪音較小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，皮帶輸送機(jī)可用于水平或傾斜運(yùn)輸。皮帶輸送機(jī)還用于裝船機(jī)、卸船機(jī)、堆取料機(jī)等連續(xù)運(yùn)輸移動(dòng)的機(jī)械上。以前的皮帶輸送機(jī)的電氣控制部分為繼電器和接觸器控制，采用手工的操作方式，存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、能耗高、維護(hù)量大、可靠性能差等缺點(diǎn)。隨著工業(yè)大發(fā)展繼電器控制系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到相應(yīng)的要求，且使用元件過(guò)多，因此根據(jù)不同行業(yè)不同用戶(hù)的要求，采用PLC控制皮帶輸送機(jī)是十分必要的。 （PLC）控制的優(yōu)勢(shì)采用可編程控制器（PLC）控制的優(yōu)勢(shì)有如下幾條： ①可靠性能高，皮帶機(jī)的綜合保護(hù)裝置以PLC控制器為核心，系統(tǒng)具有高可靠性和強(qiáng)抗干擾等特點(diǎn)，對(duì)環(huán)境要求不高，適用于較為惡劣的工作場(chǎng)所。 ②配置靈活，PLC在組態(tài)系統(tǒng)時(shí)具有極大的靈活性，極強(qiáng)的處理能力，以及極大的輸入輸出I/O擴(kuò)容量，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，只需改變程序即可，因此能夠方便靈活地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同規(guī)模、不同功能的控制系統(tǒng)，即可控制一臺(tái)單機(jī)，也可控制一條生產(chǎn)線(xiàn)，即可現(xiàn)場(chǎng)控制，也可遠(yuǎn)程集中控制。 ③設(shè)備擴(kuò)展性強(qiáng)，PLC具有很強(qiáng)的組網(wǎng)能力和擴(kuò)展能力，今后可以很方便的添加新設(shè)備，如果與計(jì)算機(jī)PC控制相結(jié)合，則功能就更高了，它既可一通過(guò)MPI又可以通過(guò)BUS總線(xiàn)與其它PC系統(tǒng)相連，從而避免了以前上套設(shè)備需要更換一套控制設(shè)備的弊端，因此節(jié)省了大量的人力和財(cái)力。 ④維護(hù)方便，模塊連接采用插拔式接線(xiàn)端子排，更換和維護(hù)都相當(dāng)?shù)姆奖憧旖荨?變頻器在皮帶機(jī)拖動(dòng)上的應(yīng)用特點(diǎn) ①優(yōu)越的軟起動(dòng)、軟停止特性。 隔爆變頻器的起動(dòng)、停止時(shí)間是任意可調(diào)（010min）的，也就是說(shuō)起動(dòng)時(shí)的加速度和停車(chē)時(shí)的減速度任意可調(diào)，同時(shí)為了平穩(wěn)起動(dòng)，還可匹配其具備的S型加減速時(shí)間，這樣可將皮帶機(jī)起停時(shí)產(chǎn)生的沖擊減少至最小，這是其它驅(qū)動(dòng)設(shè)備難以達(dá)到的。 。 ②驗(yàn)帶功能 煤礦的生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)多以皮帶機(jī)為主，運(yùn)輸系統(tǒng)檢驗(yàn)維護(hù)的主要工作是皮帶機(jī)的檢驗(yàn)維護(hù)，低速驗(yàn)帶功能是皮帶機(jī)檢驗(yàn)的主要要求，變頻調(diào)整系統(tǒng)為無(wú)極調(diào)速的交流傳動(dòng)系統(tǒng)，在空載驗(yàn)帶狀態(tài)下，變頻器可調(diào)整電機(jī)工作在5%100%額定帶速范圍內(nèi)的任意帶速。 ③平穩(wěn)的重載起動(dòng) 皮帶機(jī)在運(yùn)煤過(guò)程中任意一刻都可能立即停車(chē)再重新起動(dòng)，必須考慮“重載起動(dòng)”能力。由于變頻器采用無(wú)速度傳感器矢量控制方式，因此最適于“重載起動(dòng)”。 ④功率平衡 煤礦井下皮帶機(jī)系統(tǒng)多為雙滾筒驅(qū)動(dòng)或多滾筒驅(qū)動(dòng)，為了保證系統(tǒng)內(nèi)的同步性能，首先，要求位于機(jī)頭的各滾筒應(yīng)同步啟停，在某一電機(jī)故障時(shí)能使系統(tǒng)停機(jī)，同時(shí)為了保證系統(tǒng)的運(yùn)輸能力，應(yīng)盡量保證各滾筒之間的功率平衡。通過(guò)調(diào)整相應(yīng)兩變頻器的速度給定來(lái)調(diào)整兩電機(jī)之間的速度差，便可以任意增大或減小兩驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電流差值的大小，因此可以通過(guò)單獨(dú)的控制系統(tǒng)控制各電機(jī)的電流值，通過(guò)調(diào)整各電機(jī)的速度來(lái)使各電機(jī)電流值逐步趨于平衡，這便形成了一個(gè)動(dòng)態(tài)的功率平衡系統(tǒng)。 ⑤ 自動(dòng)調(diào)速、節(jié)電效果明顯 對(duì)應(yīng)于煤礦的特殊生產(chǎn)條件，有時(shí)，煤的產(chǎn)量是極不均勻的，當(dāng)然皮帶機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)煤量也是不均勻的，在負(fù)載輕或無(wú)負(fù)載時(shí)，皮帶機(jī)系統(tǒng)的高速運(yùn)行對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的磨損浪費(fèi)較為嚴(yán)重，同時(shí)電能消耗也較低速運(yùn)行大的多，但因生產(chǎn)的需要皮帶機(jī)系統(tǒng)又不能隨時(shí)停車(chē)，采用單獨(dú)的控制系統(tǒng)對(duì)前級(jí)運(yùn)輸系統(tǒng)的載荷、本機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的載荷進(jìn)行分別丈量，這樣可控制變頻器降速或提前升速。對(duì)于載荷不均的皮帶機(jī)系統(tǒng)，可大大節(jié)約電能。 ⑥ 降低膠帶張力 由于采用隔爆變頻器所產(chǎn)生的良好起動(dòng)特性，至少可降低起動(dòng)張力30%，如在初期設(shè)計(jì)選擇膠帶強(qiáng)度時(shí)可降低一個(gè)標(biāo)號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于降低了起動(dòng)沖擊，皮帶機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)備損耗也隨之降低，尤其托輥及滾筒的壽命成幾倍的延長(zhǎng)。 ⑦ 具有工頻轉(zhuǎn)換功能 為了不影響生產(chǎn)，萬(wàn)一有故障，可以轉(zhuǎn)換到工頻旁路工作，檢驗(yàn)時(shí)間維護(hù)變頻器。在生產(chǎn)需要長(zhǎng)期全速運(yùn)行時(shí)，變頻器起動(dòng)后也可選擇切換到工頻運(yùn)行，這樣可延長(zhǎng)變頻器內(nèi)電解電容壽命。 變頻驅(qū)動(dòng)時(shí)的三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的特征曲線(xiàn) 第二章 總體方案的確定 就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)、單片機(jī)控制、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制、可編程序控制器控制。 (1) 繼電器控制系統(tǒng) 控制功能是用硬件繼電器實(shí)現(xiàn)的。繼電器串接在控制電路中根據(jù)主電路中的電壓、電流、轉(zhuǎn)速、時(shí)間及溫度等參量變化而動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)電力拖動(dòng)裝置的自動(dòng)控制及保護(hù)，系統(tǒng)復(fù)雜，在控制過(guò)程中，如果某個(gè)繼電器損壞，都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng) 的正常運(yùn)行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價(jià)格不太貴，但是控制柜的安裝接線(xiàn)工作量大，因此整個(gè)控制柜價(jià)格非常高，靈活性差，響應(yīng)速度慢。 （2）單片機(jī)控制 單片機(jī)作為一個(gè)越大規(guī)模的集成電路、機(jī)構(gòu)上包括CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和多種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強(qiáng)的控制功能，成為功控領(lǐng)域、尖端武器、日常生活中最廣泛的計(jì)算機(jī)之一。但是，單片機(jī)是一片集成電路，不能直接將它與外部I/O接口電器上、硬件設(shè)計(jì)、制作和程序設(shè)計(jì)的工作量相當(dāng)大。 （3）工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制 工控機(jī)采用總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品兼容性強(qiáng)，有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、實(shí)用性強(qiáng)、功能復(fù)雜的領(lǐng)域中占優(yōu)勢(shì)。但工控機(jī)價(jià)格較高，將它用于開(kāi)關(guān)量控制有些大材小用。且其外部I/O接線(xiàn)一般都用于多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷 電路板上引出，不如接線(xiàn)端子可靠。 （4）PLC控制 可編程序控制器配備各種硬件裝置供用戶(hù)選擇，用戶(hù)不用自已設(shè)計(jì)和制作硬件裝置，只須確定可編程序控制器硬件配制和設(shè)計(jì)外部接線(xiàn)圖，同時(shí)采用梯形圖語(yǔ)言編程，用軟件取代繼電器電器系統(tǒng)中的觸點(diǎn)和熱線(xiàn)，通過(guò)修改程序適應(yīng)工藝條件的變化。 可騙程控制（PLC）從上個(gè)世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng)，起初它主要是針對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行邏輯控制的一種裝置，可以取代中間繼電器、時(shí)間繼電器等構(gòu)成開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)。隨著30多年來(lái)微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC也通過(guò)不斷的升級(jí)換代大大增強(qiáng)了其功能。現(xiàn)在PLC已經(jīng)發(fā)展成為不但具有邏輯控制功能、還具有過(guò)程控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等多種性能，是名符其實(shí)的多功能控制器。由PLC為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強(qiáng)大、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，是目前工業(yè)自動(dòng)的首選控制裝置。 方案確定 通過(guò)對(duì)多種設(shè)計(jì)方案的比較，決定選擇可編程控制系統(tǒng)，相比于繼電器系統(tǒng)，它性能可靠性高，接線(xiàn)很簡(jiǎn)單，系統(tǒng)不復(fù)雜，易于維護(hù)，性能