基于PLC的刮板輸送機監控系統設計與實現

張 生,祝龍記

（安徽理工大學電氣與信息工程學院,安徽 淮南 232001）

0 引言

刮板輸送機將撓性體作為牽引鏈的一種連續式機械，主要應用于回采工作面或者順槽等相關場所。它主要由機頭部、機尾部、溜槽、刮板鏈及其附件組成。目前正對刮板輸送機進行的相關學習和研究主要體現在理論研究相關方面進行仿真，并利用有限元分析法對輸送機的鏈條進行分析。其所處環境非常惡劣，所以其工作狀態的實時檢測與控制的穩定性就顯得尤其重要。隨著近些年對煤炭開采的要求越來越高，近年來國產刮板輸送機獲得很大發展，廣泛用于山西等煤炭基地，但其配套的測量與監控技術還存在一定的不足。所以，設計并實現刮板輸送機的實時監測和控制裝置，對于提高煤礦井下自動化水平具有非常重要的意義。

1 裝置組成

本文所述刮板輸送機的裝置由監控主站和監控分站兩部分構成，監控主站負責接收各個分站發送過來的信息并進行處理和將上位機的控制命令發送給對應的監控分站，監控分站主要負責采集刮板輸送機各個部分的實時運行狀態信息和執行主站發送的控制命令。如圖1所示，刮板輸送機的監控系統包括1個監控主站和4個監控分站。

圖1 監控系統結構圖

2 監控分站設計

監控分站主要用于采集分站周圍的各種傳感器的實時數據并且執行監控主站的控制命令，主要由PLC、顯示屏、鍵盤、本安電源、防爆箱等部分組成。PLC對傳感器和鍵盤傳輸過來的數據進行處理，將處理過的數據發送給上位機，并且通過顯示屏在本地顯示。

PLC選擇西門子的S7-300 ，其穩定性好、編程方便，據相關測試，其平均持續無故障時間可達幾十萬個小時，并且故障恢復時間較短；其采用周期循環掃描方式的工作方式，數據的讀出只占用很短的掃描時間并且S7-300可以配套各種數字量和模擬量信號，安裝和維護方便。

本文設計的監控分站可采集8路模擬數據輸入信號，并且可對4路數字量信號進行輸出控制。

3 監控分站傳感器安裝

監控分站與主控制器所連接的傳感器都是本質安全型傳感器，復合國標中的各相規定，并且都是經過煤安認證的安全產品。

系統所采用的傳感器全部為快插型傳感器，傳感器的連接處有接口，在監控分站的安裝處有插口，監控分站的和傳感器的快插口之間通過快插電纜連接，方便了系統的安裝與使用。在系統安裝的過程中，當出現連接電纜長度不滿足實際要求的情況下，可采用KJ16－2B型電纜連接頭，將快插電纜的長度延長。

4 監控主站設計

監控主站分別對前機頭監測分站、后機尾監測分站、前機尾監測分站和后機頭監測分站進行同步的集中監控，采用查詢的方式讀取各個分站的實時信息，并且對刮板輸送機的實時運行情況進行顯示，監控主站主要由工控機、鍵盤和顯示器組成。

其鍵盤采用型號為K-287的本質安全型鍵盤，具體為65鍵緊湊型觸摸防水鍵盤，能在保證安全的前提下對數據進行錄入和控制。

監控主站采用穩定性好、專業性強的工業平板電腦，在該上位機上安裝組態王軟件，通過對組態王軟件的編程，實現對各個分站的實時監測與控制，可實時對刮板輸送機的運行狀況進行監測，可通過鍵盤查看刮板輸送機在以往的運行狀況進行查看，并且可對數據報表進行打印。

5 現場試驗

為了對上述方案進行可行性分析，設計并且實現了機載監控裝置與遠程集中監控的實際裝置。試驗之前對所有的儀器設備進行檢查，并根據預先設計的原理圖連接設備。其中，垂直機頭機載監控裝置、平行機頭機載監控裝置以及機尾機載監控裝置通過PROFIBUS總線將其連接在一起。每一個機載監控裝置上都安裝有油缸壓力傳感器、液位傳感器、流量傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器，其中遠程集中監控裝置和機頭機載裝置之間通過1km的仿真線相連。系統連接時，要確保機載監控裝置和傳感器之間的連接安全可靠，機載監控裝置之間的連接可靠，對系統進行連接之后要確保系統安全無誤，才可以進行上電實驗。

6 結語

本文設計的基于PLC的刮板輸送機監控系統，可以穩定實現對刮板輸送機的實時監測和控制，并可進行數據統計和報表打印。該系統已經過長期的運行，運行結果表明，該系統具有網絡化、集成化和智能化的特點，能夠準確監測刮板輸送機實時的運行狀態參數，并可保證整個系統的穩定運行，大大提高了煤礦生產的安全性保障。

[1]程軍輝,唐超禮,黃友銳,曲立國,張超超.基于Zigbee和組態王的通風機監控系統設計與實現[J].煤礦機械,2014(08):243-245.

[2]張俊勇.基于組態王的MPS組態監控系統的設計[J].制造業自動化，2010,32(08):167-171.