1带式输送机控制系统的设计
整个监控系统是由带式输送机控制系统、传感器保护系统和上位机监控系统三部分构成。其中传感器保护系统主要是利用现场的传感器实时监测各设备运行状态。上位机监控系统包括工控机、显示器、电源、打印机、以太网交换机等。整个系统是在网络通讯的基础上实现系统的监控与管理，包括控制模式的选择和转换、主要设备的驱动、运行参数的检测、胶带机系统的沿线保护、重要数据的统计和管理等功能。
2变频器方案设计
2.1变频控制的方案设计
带式输送机控制系统主要是实现软启动、速度控制以及功率平衡算法，这些均由PLC内部程序实现。本文主要是通过变频器控制来实现功率平衡，两台变频器使用主从模式控制，尾部为主机，头部为从机，都采用速度模式，跟随同一个速度给定值。头尾两台电机的控制均有电流闭环和速度闭环，通过闭环反馈来跟随给定速度。为了实现带式输送机头尾负载的均匀分配，变频器使用转差率功能。当转速偏差的绝对值超过内部参数设定时，将转速偏差值引入速度调节器，待处理后调整速度给定值，使两者偏差减小。同时，头尾电机的速度信号引出用于电机之间功率平衡的实现。
2.2变频控制的硬件设计
为实现双电机的功率平衡控制，两台变频电机使用同一型号，以减小机械性能带来的误差。变频器配置Profibus接口与本地PLC通过Profibus-DP进行通讯。变频器的备妥信号、运行信号、故障信号以及各项运行参数均送到本地PLC。PLC通过CP342-5模块或PLC自带DP端口控制变频器驱动，通过网络进行转矩、转速等参数的信息传递，从而实现多台电机转速的同步及功率平衡，并能够同步监控电机的转距、电流、故障等各种状态。头尾变频器均配有旁路开关，这样当其中一套电动机设备出现故障时，不会影响到其它设备的运行，保障生产持续进行。
2.3变频控制的软件设计
2.3.1功率平衡控制策略
本方案中，主运带采用头尾单驱的方式，负载由头尾两台电机同时承担。尽管电机和变频器在选型上保持一致，但是由于实际中电机、滚筒、减速装置在材料和工艺等方面存在误差，多台电机的拖动系统的特性很难完全一致，导致各个驱动滚筒的牵引力不等，负载难以平均分配。为了解决功率平衡的问题，本文采用以下功率平衡控制策略。变频器进行参数设置后将电流、转矩、转速等参数通过Profibus-DP的通讯方式将上传至S7-300，PLC自动调用其内部的功率平衡模块，将参数处理后利用通讯分别下发至两台变频器，从而有效进行调速，实现功率平衡。带式输送机的两台驱动变频器反馈回来的转矩、电流值均能够保持在3%的误差范围以内，达到了理想的控制效果。
2.3.2上位机程序设计
上位机程序利用西门子公司开发的组态软件WinccV6.0进行编写。上位机利用CP1613卡实现与尾部S7-300（CP343-1）之间的工业以太网通讯，驱动程序是WinccV6.0软件内部自带的SIMAT-ICS7PROTOCOLSUITE，在其下建立IndustrialEthernet连接。需要设置的通讯参数包括：以太网地址、机架号、插槽号。在连接下建立变量即可实现数据的实时通讯。设计画面如图5所示，主要包括：登陆画面、系统主画面、状态信息画面、参数曲线、历史数据、故障记录、报表打印。其中主画面显示了系统组成以及各设备运行状态。同时，拥有授权的操作人员可利用界面上的按钮下发启动、停止、复位命令。
3结束语
针对长距离、大运量的带式输送机的特点，利用变频器、PLC、传感器以及上位机设计出的带式输送机监控系统可以有效地对其进行过程控制，实现全程数字化监控，提高了系统的自动化水平。同时，变频器的引入有效解决了带式输送机功率平衡的问题，实现了多台电机的同步控制。自系统投入使用以来，设备运行状态良好，性能安全可靠，大幅度降低了系统维护检修的工作量，为其连续生产提供了有效保障。
作者：陈薇 单位：合肥工业大学电气与自动化工程学院
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