PLC在TSD32型伸缩式皮带输送车控制系统中的应用-.pdf

第 6 卷第 1 期 2 0 0 8年 3月 中国工程机械学报 C HI NE S E J OURNA LOFC ONS T RUC TI ONMAC HI NE RY V0 1 ． 6 No． 1 M a r ．2 0 0 8 P L C在 T S D 3 2型伸缩式皮带输送车 控 制 系统 中的应 用 李胜华， 王巍 三一重工股份有 限公 司， 湖南 长沙4 1 0 1 0 0 摘要 针对目前普遍采用比例阀放大器控制皮带速度的皮带输送机， 既成本高、 不能扩展功能， 又有不易维护等 问题 ， 提 出了一种新型 的伸缩式皮带输送车 电气控制方案 ， 它采用可 编程控制器 P L C 主模块和 E M2 3 5 模 拟模 块， 对输入值和反馈值进行采样， 编写程序来控制比例阀， 从而控制皮带速度． 介绍了此电控系统的控制需求、 P L C的选型以及部分程序流程． 通过 T S D 3 2型皮带输送车在现场试运行时表现的优越性能， 验证了此电控方案 的正确性． 关键词 伸缩式皮带输送车 ； 可编程控制器； 电控系统； 比例阀 中图分类号 T H 2 2 2 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 2 5 5 8 1 2 0 0 8 0 1 0 1 1 4 0 4 PLO e n a bl e d el e c t r i c a l c o n t r ol s y s t e m i n TSD3 2 t el e s c o pi c b el t c o n v e y or LJ Sh e n g - hu a． S a n yHe a v y I n d u s t r yC o ． L t d WANG W ，C h a n g s h a 4 1 0 1 0 0 ， Ch i n a A b s t r a c t At p r e s e n t ， t h e b e l t c o n v e y o r ， t h e s p e e d o f wh i c h i s c o n t r o l l e d b y p r o p o r t i o n a l v a l v e a mp l i f i e r ， i s i m p a c t e d f r o m s u c h p r o b l e ms a s h i g h c o s t ， l o w f u n c t i o n a l e x t e n s i b i l i t y a n d l o w ma i n t e n a n c e a b i l i t y ． As a c o n s e q u e n c e ， a n o v e l e l e c t r i c a l c o n t r o l mo d e l ， wh i c h c o mp r i s e s t h e P LC - b a s e d ma i n mo d u l e a n d EM2 3 5 s i mu l a t i o n mod u l e ， i s p r o p o s e d i n t h e f o r m o f t e l e s c o p i c b e l t c o n v e y o r ． I n t h i s p r o c e s s ， t h e i n p u t an d f e e d b a c k v a l u e s a r e s a mp l e d a n d p r o g r a mme d t o c o n t r o l t h e p r o p o rti o n a l v a l v e a n d b e l t s p e e d． Fu r t h e r mo r e ， t h e c o n t r o l r e q u i r e me n t ， P L C s e l e c t i o n a n d p r o g r a mmi n g f l o w a r e po s t u l a t e d f o r t h e e l e c t r i c a l c o n t r o l s y s t e m． F i n a l l y ， t h e e f f e c t i v e n e s s o f t h e e l e c t r i c a l c o n t r o l mo d e l i s p r o v e n b a s e d o n a n o n s i t e r u n n i n g ． Ke y wo r d s t e l e s c o p i c b e l t c o n v e y o r ；p r g r a mma b l e l o g i c c o n t r o l l e r ；e l e c t r i c a l c o n t r o l s y s t e m；p r o po r t i o n a l v a 1 v e 三一重工开发的T S D 3 2 伸缩式皮带输送车是一种新型移动式传送物料的综合机械． 它既可输送从沙 子到 1 0 0 m m石头等散料， 又可输送塌落度为0 ～3 0 0 m m、 骨粒直径到 1 0 0 m m的混凝土， 特别适用于水 电、 港口、 景观园林、 公共设施建设以及其他特殊方面的应用． 它具备发动机速度自 动调节、 皮带启停互锁、 输送速度档位调节和无线遥控等功能 ， 可满足恶劣环境下长期工作 ． 目前国外同类产品对输送机皮带速度 控制多采用比例阀放大器控制l_ l 』 ， 由放大器内部进行运算控制比例溢流阀控制驱动油路的流量来控制皮 带马达的流量， 进而控制皮带速度． 这种方法自动化程度低、 成本较高， 有故障需更换比例阀放大器， 维护 不方便． 本电控系统采用 P L C控制油泵比例阀 2 J ， 不但解决了上述问题， 而且成本低， 可靠性高， 易于实现 扩展功能 ． 作者简介 李胜华 1 9 7 2 一 男， 工程师． E - m a i l h u n a n c h a n g d e w e i 1 6 3 ． c o rn 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 李胜华 ， 等 P L C在 T S D 3 2型伸缩式皮带输送车控制系统 中的应用 1 1 5 1 系统控制要求及系统结构 TS D 3 2型伸缩式皮带输送车布料和行驶功能的实现需要对其控制 ， 使机器按一定的规律和顺序完成 一 系列动作 ， 主要对如下机构进行控制 发动机 ， 支腿 ， 给料输送机布料杆 ， 给料输送机皮带 ， 主输送机布料 杆 ， 主输送机皮带 ， 液压油冷却器 ， 水清洗器 ， 分动箱等 ． 图 1 是电气控制系统框图． 电源部分完成电源的接通和断开以 及紧急停止 时对 电源的控制 ； 遥控 系统 部分完成 回转头动作 的控 制 、 布料杆动作 的实现 、 皮带速度的给定和动作信号的输 出； 可编程 控制部分主要完 成对现场信 号和遥控 器动作信 号的采集、 逻辑控 制、 输 出信号控制、 发动机速度控制等功能 ； 驱动部分完成对 电磁 阀 的驱动 ； 底盘接 口电路部分完 成对发动机速度的采集 、 发动机速度 调节和熄火控制 的实现． 2 P L C选型 电 源 部 分 线遥控发射 驱动部分I l 底盘电路部 他电磁铡 l 皮带速度比例电磁 P L C主要完成对现场信号和遥控器动作信号的采集、 逻辑控 制、 输 出信号控制、 发动机速度采集 和控制等功能． 总数字量输 入点 图1 电气控制系统框图 2 2 点， 数字量输出点数 1 8 点， 模拟量输人点数 2点， 模拟量输出 g c h a n o f d e c c o “ y s 点数 1 点 ， 如表 1 所示 ， 本系统选用西门子 S 7 2 0 0 E 3 ] P L C， 根据输入和输 出点数 ， 拟采用 1 块中央处理单 元 C P U2 2 4 ， 1 块数字量扩展模块 E M2 2 3， 1 块模拟量扩展模块 E M2 3 5 表 1 I ／ O地址分配表 Ta b ． 1 Di s t r i b u t e o f I ／ o a d d r e s s 1 为该端 口预 留 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m l l 6 中国工程机械学报 第 6卷 3 电气系统控制方案 3 ． 1 发动机速度 自动调节 发动机转速通过 P L C的脉冲输入 口实时采集脉冲 ， 根据转速公式计算 发动机的实时转速． 发动机转 速调节是基于 P L C给定工况的 目标转速 ， 再通过 P I D逼近 的算法去调节发动机 电子油 门的电压来实现 的． 整机在支腿动作 、 布料杆动作和皮带输送工作时 自动实现发动机升速和减速 ， 而且可实现发动的节能 控制 ， 既能提高操作 的自动化水平 ， 又能有效节约能源 ． 3 ． 2 布料杆动作控制 3路 比例多路阀电比例阀直接 由遥控 系统接收器输 出的 3路正反 向 P WM 控制 ； 支腿控制阀、 回转头 上升控制阀、 回转头下降控制阀、 左旋转限位控制阀、 右旋转限位控制阀、 水洗控制阀、 旁通阀这 7 个电控 阀由P L C输出控制， 并通过中间继电器驱动； 液压油散热器冷却风机电控阀由温度感应器来控制． 3 ． 3 皮带速 度控 制 控制主皮带速度和给料皮带速度 的 2个电比例 阀由以下方法实现 图 2中， D T1 ， D T 2是 2个 比例 电 磁铁， T D ， T 1 是三极管． P L C采集遥控系统输出2 路皮带速度档位模拟量信号 0 ～1 0 V 和皮带启动的信 号， 由P L C对皮带运行和关闭进行互锁逻辑处理并由高速脉冲输出口输出2 路 P WM 信号来控制变量油 泵的电比例阀， 再通过 E M2 3 5 输出通道控制发动机转速， 从而控制皮带速度． 皮带的启停和速度调节是基于以下 4点来实施的 1 皮带运行时主皮带先启动 ， 然后才能启动给料皮带． 2 皮带停止时给料皮带先停止 ， 然后才能停止主皮带． 3 泵 的排量和油泵的输 出流量成正比． 4 电磁铁的控制电流和泵的排量成正 比． 因皮带速度挡位设置了 1 0 个挡位， 划分很细， 所以可不考虑皮带速度的反馈调节， 不对其速度进行精 准调节 ， 只对油泵排量进行正比例调节． 本方案优点 1 普通 P L C控制可以实现 ． 2 成本相对较低 ． 3 除显示速度和每次工作时间外， 还可显示一些故障提示及其他信息， 并能对 P L C进行参数设置 和修改 ， 例如 ， 可通过操作面板对速度任意设定 ． 4 显示精度较高 ． 5 维护较方便． 由于比例阀没有给出皮带速度与比例阀的脉冲输入信号 、 模拟电压输出之间的关系式 ， 要测试出速度与 比例阀的脉冲输入信号 、 模拟电压输出的反馈信号之间的关系 这是本方案的难点． 4 控制程序 设计 程序编制采用模块化结构 ， 包括 MAI N主程序和 S B R 0 1 0子程序 ． 其 中 S B R 0 是初始化子程序； I N T - 0 为中断处理程序， 调用其可完成发动机速度计算与 P I D L _ } g E ， ] ； S B P ,2 、 S B R 8 分别为近控和遥控时皮带速度 调节子程序． 主程序主要完成程序初始化 、 输入点滤波、 系统报警信号处理、 行走及制动控制和实现各子程序 的调用等核心功能． 根据皮带输送车的行走和布料的控制要求， 可将皮带输送车工作状态分为几个部分 ，各 部分的转换是通过 P L C内部的状态标志来实现的． 图 3 为主程序框图 5 结语 本文所设计并实现 了针对皮带输送车的 P I C控制系统 ， 充分发挥了 S 72 0 0系列 P L C的优异性能 ， 与采用比例阀放大器控制相 比较 ， 具有系统简单 、 紧凑 、 可靠 ， 操作简单方便 ， 造价低廉 ，易于扩展维护等特 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 李胜华 ， 等 P L C在 T S D3 2型伸缩式皮带输送车控制系统 中的应用 1 1 7 点． 该伸缩式皮带输送车已在国家重点工程溪洛渡水电站工程进行混凝土浇注施工， 具有操作简单、 布料效率高、 不挑料等特点 ， 产生 了极大的经济效益 ． 辟。 l __________ L] I 黎 貉 篷 CPU2 2 4 EM 23 5 J f分 动 箱 I ● 毽 I 底 盘电 路 测 速 I ⋯ ～⋯’ 图 2 主皮 带和给料皮带 速度控制 Pi g ． 2 S p e e d c o n t r o l o f ma i n b e l t a nd f e e d be I t 参考文献 图 3 主程序框 图 Fi g． 3 Cha r t of ma i n pr o g r a m [ 1 ] 谢莉． 普茨迈斯特车载伸缩式皮带输送机T e l e b e l t [ J ] ． 工程机械， 2 0 0 3 ， 2 3 0 6 5 6 5 7 ． XI E L i ． P u t z me i s t e r t e l e s c o p i c b e l t c o n v e y o r ． Tde b e l t [ J ] ． C o n s t r u c t io n Ma c h in e r y a n d E q u i p me n t ， 2 0 0 3 ． 2 3 0 6 5 6 5 7 ． [ 2 ] 李建兴 ， 黄 靖 ， 陈炜 ， 等 ． 电气控制技术 [ M] ． 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 6 ． L I J ia n x in， HUANG J in ， C HEN We i ， e t a 1 ． E l e c t r i c c o n tr o l t e c h n i q u e [ MJ ． B e i j i n g C h i n a Ma c h in e P r e s s ， 2 0 0 6 ． [ 3 ] 廖常初． P L C编程及应用[ M] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 5 ． L I A O C h a n g c h u ． P r o g r a mmin g and a p p l i c a t io n o f P L C[ M] ． B e ij i n g C h in a Ma c h i n e P r e s s ， 2 0 0 5 ． [ 4 ] 蒋大明， 戴胜华． 自动控制原理[ M] ． 北京 清华大学出版社， 2 0 0 3 ． J I A NG Da r n i n g ， DA I S h e n g h u a ． A u t o ma t i c c o u t r o l t h e o ry[ M] ． B e i ] i ng Ts i n g h u a Un i v e r s i t y P r e ss， 2 0 0 3 ． [ 5 ] A S T R O M K J ， H UG GL UN DT． P I D c o n t ml le r s t h eory， d e s i g n [ R] ． N o r t hC a r o l in a I n s t n m a e n t ,S o c i e tyo f Ame r ica， R e s e a r c hT r i a n g l e P a r k ， 1 9 9 5 上接第 1 1 3页 5 结论 混沌振动压路机能耗 比单频振动压路机低 ， 油耗费用也与单频振动压路机相 当， 并非仅以提高生产率 为主的个性化产品， 它是具有经济性与高生产率， 以高压实度与高均匀度等高端品质为主的高效益通用振 动压路机． 有业内同仁相信 ， 这种全新 的压路机将会成为压实机械成员 中的姣姣者[ 引． 参考文献 [ 1 ] 龙运佳， 梁以德． 近代工程动力学 随机 混沌[ M] ． 北京 科学出版社， 1 9 9 8 ． L ONG Yu n j i a ， L I A NG Yid e ． Mo d e r n e ngi n e e r ing d y n a mi c s r and o m‘ c h a o s [ M] ． Be ij in g S c i e n c e P r e ss， 1 9 9 8 ． [ 2 ] 龙运佳 ． 混沌 工程 学[ J ] ． 中国工程科学 ， 2 0 0 1 2 1 0 1 5 ． L O NG Yu n j i a ． C h a o s e n g i n e e r i n g [ J ] ． E ngi n e e r i ng S c i e n c e ， 2 0 0 1 2 1 O一1 5 ． [ 3 ] 交通部科技教育司． 公路建设新技术 ， 新材料 ， 新 没备应用手册 新设备篇[ M] ． 北京 中国科学技术出版社 ， 2 0 0 5 ． Th e De p a r t me n t o f Sc i e n c e， Te c h n o lo g y and Edu c a t io n o f Ch i n a Co mmu n i c a t io n M i n i s t ry ． Ap p l i e d h and b o o k o f n e w t e c hn o l o gy ， ma t e r i a l s and e q u i p me n t s f o r h i g h wa y c o n s t ruc t i o n p a rt o f n e w e q u i p me n t [ M] ． B e i ] i n g C h i n a S c ie n c e T e c hno lo gy P r e s s ， 2 0 0 5 ． 【 4 ] 龙运佳 ． 混沌激振压实之均匀平 整品质[ J ] ． 北京 建设机械技 术与管 理， 2 0 0 5 1 0 7 77 9． L ONG Yu Nia ． Ev e n and le v e l q u a l i t y o f c h a o t i c e x c it a t i o n c o mp a c t i o n [ J ] ． B e i ] i ng Con s t r u c t io n Ma c h in e ry T e c hno lo gy Mana g e me n t ， 2 0 0 5 1 0 7 77 9 ． [ 5 ] 李冰 ， 焦生杰 ． 振 动压路 机与振动压实技术 [ M] ． 北京 人民交通出版社 ， 2 0 0 1 ． L I B i ng ， J I A0 S h e n g J i e ． Vib r a t o ry rol l e r and v i b r a t o ry c o mp a c t io n [ M] ． Bei j i ng C h i n a Commt mi c a t i o n P r e s s ， 2 0 0 1 ． 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m