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1、帶式輸送機控制系統(tǒng)的設計
整個監(jiān)控系統(tǒng)是由帶式輸送機控制系統(tǒng)、傳感器保護系統(tǒng)和上位機監(jiān)控系統(tǒng)三部分構成。其中傳感器保護系統(tǒng)主要是利用現場的傳感器實時監(jiān)測各設備運行狀態(tài)。上位機監(jiān)控系統(tǒng)包括工控機、顯示器、電源、打印機、以太網交換機等。整個系統(tǒng)是在網絡通訊的基礎上實現系統(tǒng)的監(jiān)控與管理，包括控制模式的選擇和轉換、主要設備的驅動、運行參數的檢測、膠帶機系統(tǒng)的沿線保護、重要數據的統(tǒng)計和管理等功能。
2、變頻器方案設計
2.1變頻控制的方案設計
帶式輸送機控制系統(tǒng)主要是實現軟啟動、速度控制以及功率平衡算法，這些均由PLC內部程序實現。本文主要是通過變頻器控制來實現功率平衡，兩臺變頻器使用主從模式控制，尾部為主機，頭部為從機，都采用速度模式，跟隨同一個速度給定值。頭尾兩臺電機的控制均有電流閉環(huán)和速度閉環(huán)，通過閉環(huán)反饋來跟隨給定速度。為了實現帶式輸送機頭尾負載的均勻分配，變頻器使用轉差率功能。當轉速偏差的絕對值超過內部參數設定時，將轉速偏差值引入速度調節(jié)器，待處理后調整速度給定值，使兩者偏差減小。同時，頭尾電機的速度信號引出用于電機之間功率平衡的實現。
2.2變頻控制的硬件設計
為實現雙電機的功率平衡控制，兩臺變頻電機使用同一型號，以減小機械性能帶來的誤差。變頻器配置Profibus接口與本地PLC通過Profibus-DP進行通訊。變頻器的備妥信號、運行信號、故障信號以及各項運行參數均送到本地PLC。PLC通過CP342-5模塊或PLC自帶DP端口控制變頻器驅動，通過網絡進行轉矩、轉速等參數的信息傳遞，從而實現多臺電機轉速的同步及功率平衡，并能夠同步監(jiān)控電機的轉距、電流、故障等各種狀態(tài)。頭尾變頻器均配有旁路開關，這樣當其中一套電動機設備出現故障時，不會影響到其它設備的運行，保障生產持續(xù)進行。
2.3變頻控制的軟件設計
2.3.1功率平衡控制策略
本方案中，主運帶采用頭尾單驅的方式，負載由頭尾兩臺電機同時承擔。盡管電機和變頻器在選型上保持一致，但是由于實際中電機、滾筒、減速裝置在材料和工藝等方面存在誤差，多臺電機的拖動系統(tǒng)的特性很難完全一致，導致各個驅動滾筒的牽引力不等，負載難以平均分配。為了解決功率平衡的問題，本文采用以下功率平衡控制策略。變頻器進行參數設置后將電流、轉矩、轉速等參數通過Profibus-DP的通訊方式將上傳至S7-300，PLC自動調用其內部的功率平衡模塊，將參數處理后利用通訊分別下發(fā)至兩臺變頻器，從而有效進行調速，實現功率平衡。帶式輸送機的兩臺驅動變頻器反饋回來的轉矩、電流值均能夠保持在3%的誤差范圍以內，達到了理想的控制效果。
2.3.2上位機程序設計
上位機程序利用西門子公司開發(fā)的組態(tài)軟件WinccV6.0進行編寫。上位機利用CP1613卡實現與尾部S7-300(CP343-1)之間的工業(yè)以太網通訊，驅動程序是WinccV6.0軟件內部自帶的SIMAT-ICS7PROTOCOLSUITE，在其下建立IndustrialEthernet連接。需要設置的通訊參數包括：以太網地址、機架號、插槽號。在連接下建立變量即可實現數據的實時通訊。設計畫面如圖5所示，主要包括：登陸畫面、系統(tǒng)主畫面、狀態(tài)信息畫面、參數曲線、歷史數據、故障記錄、報表打印。其中主畫面顯示了系統(tǒng)組成以及各設備運行狀態(tài)。同時，擁有授權的操作人員可利用界面上的按鈕下發(fā)啟動、停止、復位命令。
3、結束語
針對長距離、大運量的帶式輸送機的特點，利用變頻器、PLC、傳感器以及上位機設計出的帶式輸送機監(jiān)控系統(tǒng)可以有效地對其進行過程控制，實現全程數字化監(jiān)控，提高了系統(tǒng)的自動化水平。同時，變頻器的引入有效解決了帶式輸送機功率平衡的問題，實現了多臺電機的同步控制。自系統(tǒng)投入使用以來，設備運行狀態(tài)良好，性能安全可靠，大幅度降低了系統(tǒng)維護檢修的工作量，為其連續(xù)生產提供了有效保障。
