1、带式输送机试验台功能简介
随着带式输送机应用范围的不断扩大，其本身也正向着长距离、大运量、高速度方向发展。近年来出现了多级驱动的带式输送机以实现长距离运输，这种多驱动带式输送机是以多台短带式输送机间断且等距地放在1台长距离带式输送机上、下2分支当中，2者的输送带相互接触，各短带式输送机的输送带可作为多个直线摩擦驱动装置来驱动长带式输送机。在这种带式输送机的设计计算中，橡胶带间的摩擦系数“是一个关键数据，它关系到用作驱动的短带式输送机的长度问题。我们所设计的试验台功能之一就是完成摩擦系数“的测定。
带式输送机的功率消耗主要用于克服各种阻力，而水平带式输送机的功率消耗则几乎全部用于克服各神阻力。在节能要求日益提高的今天，随着带式输送机新结构形式的不断出现，如何降低带式输送机的各种阻力，日益引起重视。在带式输送机的各种阻力中，托辊综合阻力是主要阻力。带式输送机试验台的另一功能就是可以实现托辊综合阻力系数的测定，并进一步探讨托辊综合阻力与带式输送机速度和载荷间的关系。
长距离带式输送机在起动、制动及正常运行时，如何减小其胶带张力和张力的变化，对于完善输送机的运行性能和提高输送能力至关重要。而减小胶带张力及其变化值与驱动装置有很大关系。驱动力过大、起动太快都会引起过大的胶带张力及张力波，从而影响到输送机系统中的所有部件。因此驱动装置要求驱动电机能无负荷起动，以减小电动机峰值电流的冲击时间。为此，将鼠笼型异步电动机与变频器相结合，以实现系统的平滑调速，获得系统在不同速度下的性能特征参数。其主要特点是：性能优异，调速范围大，平滑性高，低速特性较硬，并具有显著的节能效果。
2、试验台控制系统的硬件和软件设计
该试验台的最大特点是采用了先进的PLC变频调速控制系统（见图1）。来自传感器的电信号经PLC的A/D单元转换成可识别的数字信号，经CPU单元处理后送MPT显示。旋转编码器的光电脉冲信号经CPU单元上的高速计数端口输入后，通过一定的算法将其转换成速度在MPT上显示。同时PLC通过D/A单元将数字信号转换成变频器所能接受的电流或电压信号，以实现电机的变频调速控制。
2.1 PLC控制系统构成
我们所用的PLC是日本OMRON公司生产的CQMl - CPU43 - Vl。该CPU单元内装有RS - 232C端口，并且内置了16个输入点，有输入中断功能和高速脉冲I/O功能，另外还配有2个高速脉冲L／0端口。除了可扩展一般的I/O单元外，CQM1还有A/D、D/A、温控等特殊功能单元。
在编写PLC程序时，可以利用连接到外设端口上的手持编程器，但这样只能编写助记符程序。如果在个人计算机上装有SYSMAC支持软件（如SSS或CPT），那么就可以先编写梯形图程序，然后再下传给PLC。
MPT( Micro Programmable Terminal)是PLC系统中最重要的外设，可以从它的内藏字库中调用中英文创建多达100幅的屏幕数据，每屏可显示2行数据，每行20个英文字符或10个中文字符。此外，还可以通过编程实现对蜂鸣器和显示画面的报警控制。试验操作时，所有的控制命令都通过MPT自带的键盘键入，程序的运行处理结果也在MPT上显示，实现了程序的运行与监控。
CQMl - AD041模拟量输入单元可从传感器读取4路模拟量信号值，CQMl - DA021模拟量输出单元提供了2路数模转换，使用其中的一路输出0~5 V的电压信号作为变频器的频率设定信号，使变频器实现变频操作。AD041和DA021一起连在CQMl - IPS02供电单元上。CQMl - OC222继电器输出单元的输出信号作为变频器的输入控制信号。
2.2变频调速控制原理及系统构成
三相鼠笼型异步电动机具有结构简单、运行可靠、控制方便等特点，故在带式输送机上得到了广泛的应用。但由于其起动性能和调整性能较差，起动时冲击力也较大，故在大、中型带式输送机上使用时，通常与液力偶合器配合使用，或与变频器同时使用。
鼠笼型异步电动机与液力偶合器配合使用时，无论是限矩型，还是调速型液力偶合器，都存在转差率，一般为3%~8%，这会造成能量消耗。
在与变频器构成的变频调速控制系统中，电动机以低频起动，可以提高起动转子的功率因数，从而增大起动转矩。因而，即使在重载下起动，堵转电流一般也只有额定电流的2倍左右。另外，在很多情况下，电动机所拖动的负载是变化的，因此，电动机可能有相当一部分时间为轻负载运行，此时电动机效率降低，造成电能浪费。如果电动机能按输出负载的最佳转速运行，则电动机的利用率会更高，能耗也将降低。
此外，由于微机应用技术的迅猛发展，使得建立在现代控制理论或其他一些复杂控制算法基础上的控制原理得以快速在线计算及进行优化处理，从而使许多原来不可能实现的交流调速方案得以实现，而且性能不断提高，价格不断下降。
综合考虑以上各种因素，在设计试验台的速度控制系统时采用了变频调速控制系统，并选用日本三菱电机公司的FR - A540型变频器。系统原理图如图2所示，为方便操作并便于调试，变频器设置成外部/PU组合操作模式。调试时使用PU或外部模式，运行时使用外部模式。PLC与变频器的硬连接主要包括控制信号、调速信号和反馈信号。控制信号有正转( STF)和反转(STR)信号；调速信号包括预置速度信号、加减速信号，它们通过PLC处理后，经D/A转换成0~5 V的电压信号传给变频器；反馈信号有运行、过载、瞬时掉电保护指示等信号以及故障报警输出等。
2.3试验台控制系统的软件设计
3、试验台测控性能评估
试验表明：该带式输送机试验台运转平稳，胶带不跑偏，胶带及托辊没有明显的振动或噪声；试验台的调速范围大，调速时的平滑性好，低速特性较硬，能够模拟各种工况并获得丰富的试验数据；各项试验过程中，数据的采集与处理迅速、准确，所取得的测量结果变化平稳，试验结果具有较高的准确性、可靠性，完全能够达到有关方面的常规试验要求。
4、结束语
由于该带式输送机试验台的控制系统采用了先进的PLC变频调速控制系统，使得试验的操作过程变得简单易行，试验结果具有较高的准确可靠性。通过对试验数据的分析处理，可为科研设计人员验证现有理论、建立新理论和进行最佳设计提供可靠的依据。此外，该系统通过修改软件程序，还可以用于其他工程试验的测量及结果处理，因此该技术的推广有着十分广阔的前景。
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