1、帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)是由帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)、傳感器保護(hù)系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)三部分構(gòu)成。其中傳感器保護(hù)系統(tǒng)主要是利用現(xiàn)場(chǎng)的傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)包括工控機(jī)、顯示器、電源、打印機(jī)、以太網(wǎng)交換機(jī)等。整個(gè)系統(tǒng)是在網(wǎng)絡(luò)通訊的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控與管理，包括控制模式的選擇和轉(zhuǎn)換、主要設(shè)備的驅(qū)動(dòng)、運(yùn)行參數(shù)的檢測(cè)、膠帶機(jī)系統(tǒng)的沿線保護(hù)、重要數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和管理等功能。
2、變頻器方案設(shè)計(jì)
2.1變頻控制的方案設(shè)計(jì)
帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、速度控制以及功率平衡算法，這些均由PLC內(nèi)部程序?qū)崿F(xiàn)。本文主要是通過變頻器控制來實(shí)現(xiàn)功率平衡，兩臺(tái)變頻器使用主從模式控制，尾部為主機(jī)，頭部為從機(jī)，都采用速度模式，跟隨同一個(gè)速度給定值。頭尾兩臺(tái)電機(jī)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(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)頭尾負(fù)載的均勻分配，變頻器使用轉(zhuǎn)差率功能。當(dāng)轉(zhuǎn)速偏差的絕對(duì)值超過內(nèi)部參數(shù)設(shè)定時(shí)，將轉(zhuǎn)速偏差值引入速度調(diào)節(jié)器，待處理后調(diào)整速度給定值，使兩者偏差減小。同時(shí)，頭尾電機(jī)的速度信號(hào)引出用于電機(jī)之間功率平衡的實(shí)現(xiàn)。
2.2變頻控制的硬件設(shè)計(jì)
為實(shí)現(xiàn)雙電機(jī)的功率平衡控制，兩臺(tái)變頻電機(jī)使用同一型號(hào)，以減小機(jī)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(jìn)行通訊。變頻器的備妥信號(hào)、運(yùn)行信號(hào)、故障信號(hào)以及各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)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(qū)動(dòng)，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等參數(shù)的信息傳遞，從而實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)速的同步及功率平衡，并能夠同步監(jiān)控電機(jī)的轉(zhuǎn)距、電流、故障等各種狀態(tài)。頭尾變頻器均配有旁路開關(guān)，這樣當(dāng)其中一套電動(dòng)機(jī)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)影響到其它設(shè)備的運(yùn)行，保障生產(chǎn)持續(xù)進(jìn)行。
2.3變頻控制的軟件設(shè)計(jì)
2.3.1功率平衡控制策略
本方案中，主運(yùn)帶采用頭尾單驅(qū)的方式，負(fù)載由頭尾兩臺(tái)電機(jī)同時(shí)承擔(dān)。盡管電機(jī)和變頻器在選型上保持一致，但是由于實(shí)際中電機(jī)、滾筒、減速裝置在材料和工藝等方面存在誤差，多臺(tái)電機(jī)的拖動(dòng)系統(tǒng)的特性很難完全一致，導(dǎo)致各個(gè)驅(qū)動(dòng)滾筒的牽引力不等，負(fù)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(jìn)行參數(shù)設(shè)置后將電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等參數(shù)通過Profibus-DP的通訊方式將上傳至S7-300，PLC自動(dòng)調(diào)用其內(nèi)部的功率平衡模塊，將參數(shù)處理后利用通訊分別下發(fā)至兩臺(tái)變頻器，從而有效進(jìn)行調(diào)速，實(shí)現(xiàn)功率平衡。帶式輸送機(jī)的兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)變頻器反饋回來的轉(zhuǎn)矩、電流值均能夠保持在3%的誤差范圍以內(nèi)，達(dá)到了理想的控制效果。
2.3.2上位機(jī)程序設(shè)計(jì)
上位機(jī)程序利用西門子公司開發(fā)的組態(tài)軟件WinccV6.0進(jìn)行編寫。上位機(jī)利用CP1613卡實(shí)現(xiàn)與尾部S7-300(CP343-1)之間的工業(yè)以太網(wǎng)通訊，驅(qū)動(dòng)程序是WinccV6.0軟件內(nèi)部自帶的SIMAT-ICS7PROTOCOLSUITE，在其下建立IndustrialEthernet連接。需要設(shè)置的通訊參數(shù)包括：以太網(wǎng)地址、機(jī)架號(hào)、插槽號(hào)。在連接下建立變量即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)通訊。設(shè)計(jì)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(shù)曲線、歷史數(shù)據(jù)、故障記錄、報(bào)表打印。其中主畫面顯示了系統(tǒng)組成以及各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，擁有授權(quán)的操作人員可利用界面上的按鈕下發(fā)啟動(dòng)、停止、復(fù)位命令。
3、結(jié)束語
針對(duì)長(zhǎng)距離、大運(yùn)量的帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)，利用變頻器、PLC、傳感器以及上位機(jī)設(shè)計(jì)出的帶式輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以有效地對(duì)其進(jìn)行過程控制，實(shí)現(xiàn)全程數(shù)字化監(jiān)控，提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。同時(shí)，變頻器的引入有效解決了帶式輸送機(jī)功率平衡的問題，實(shí)現(xiàn)了多臺(tái)電機(jī)的同步控制。自系統(tǒng)投入使用以來，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好，性能安全可靠，大幅度降低了系統(tǒng)維護(hù)檢修的工作量，為其連續(xù)生產(chǎn)提供了有效保障。
