基于PLC西門子S7-200的帶式輸送機控制系統設計

李 博

（河南龍宇能源機電制修廠，商丘 476600）

基于PLC西門子S7-200的帶式輸送機控制系統設計

李 博

（河南龍宇能源機電制修廠，商丘 476600）

帶式輸送機是一種由驅動滾筒帶動的輸送帶，作為一種連續輸送的設備，其是現代礦井的主要運輸設備之一。尤其是現代化大型的煤礦，煤的運輸主要通過輸送機來完成。輸送機的特點是輸送能力大，功耗小，構造簡單，對物料的適應性強，便于組成流水生產線，使企業生產過程實現機械化。帶式輸送機在煤礦及洗煤廠發揮著重要作用，在企業發展采煤機械化、自動化的背景下，帶式輸送機的自動控制運行顯得尤為重要。本文以西門子S7-200可編控制器為例進行輸送機系統的編程和設計。

帶式輸送機 S7-200 可編控制器

1 系統控制要求

以西門子S7-200可編控制器為控制系統的核心，結合若干監測傳感器的配合應用，最終構成帶式輸送機的控制系統。該系統能對輸送帶的打滑、縱向撕裂、跑偏及電機故障、抱閘故障等進行實時監控，最終實現自動控制運行方式。具體要求如下。

（1）帶式輸送機跑偏控制。如發生輕度跑偏即觸動跑偏限位開關，則進行報警；如果跑偏超過帶寬的7%，即觸動二次限位開關，則要馬上停機。同時，通過人機界面進行跑偏控制監測。

（2）驅動滾筒打滑檢測控制。給滾筒上安裝礦用打滑開關，通過此開關來檢測皮帶的打滑。當皮帶打滑時，打滑開關接通，立即停機。

（3）速度檢測裝置控制。實時監測運輸帶的速度，當速度過低或過高時，停機檢查。

（4）輸送帶縱向撕裂保護裝置。當輸送帶被刺穿時，能通過壓力開關輸出信號，接通開關，使輸送機停機。

（5）物料檢測控制。通過電流過載保護開關，檢測皮帶的負載情況，當皮帶在過載的情況下，過載保護開關斷開，此時，中間繼電器常閉觸點接通，進而使輸送機停機。

2 系統硬件

2.1 PLC控制器

選用西門子S7-200，CPU為226的PLC可編程控制器。

2.2 監測開關

用于監測和保護的傳感器有打滑保護用的開關及安全保護用的縱向撕裂開關、防跑偏開關、速度開關、電流過載保護開關等。

2.3 顯示報警設備

計算機和報警電鈴等，也可是操控臺，上面有事故報警顯示燈、儀表及操控按鈕等。

3 控制系統的功能

3.1 帶式輸送機系統工作方式

本計算機監控系統對帶式輸送機輸送線的控制有計算機控制和現場人工控制兩種控制方式：計算機控制方式是由計算機上監控系統發出相應的控制指令，實現帶式輸送機的啟動、停止控制及各種工況的監控，通過該種控制達到保護設備的目的；現場人工控制是利用帶式輸送機上位機的操作按鈕，實現其啟動和停止，同前一種方式一樣，此種方式下保護傳感器仍有保護作用和工況監控。

3.2 工況監測

保護傳感器主要監測輸送帶跑偏、打滑和撕裂，同時對帶式輸送機的過載，皮帶速度進行實時監測，在非正常狀態下使用輸送帶的急停。這些監測信息都進入計算機系統，實現工況監測。工況監測有效地保護了帶式輸送機的運行安全，同時保障了人員的操作安全，避免造成設備安全事故。

3.3 工況顯示

工況分5種情況：正常、跑偏報警、打滑報警、撕裂和事故急停。在計算機及上位機上都有帶式輸送機工況顯示，同時在計算機及上位機上都以指示燈的方式在操作上顯示運行情況。

3.4 設備管理和運行數據記錄

計算機控制系統同時具有設備管理和運行數據紀錄功能，可以打印各項實時監控數據。

4 控制系統工作流程

上電初始化，按井上聯系按鈕，井下隔爆電鈴響，按井下應答按鈕，井上電鈴響，得到開機確認信號；在上位機上操作，按系統啟動按鈕，系統啟動，電機一啟動，同時抱閘電機啟動，皮帶開始運行；在運行過程中，若遇到各種事故信號，系統馬上停機，等待檢修，檢修完畢，再上電初始化，重新啟動。

5 控制系統界面設計

基于以上MCGS組態軟件介紹及功能要求，利用MCGS組態軟件制作帶式輸送機監控系統界面，建立一個直觀易操作的帶式輸送機控制系統系統控制界面。

（1）西門子PLC S7-200設備屬性設置窗口；（2）西門子PLC通道名稱及變量建立窗口；（3）設計帶式輸送機監控系統的界面；在監控主界面上主要實現帶式輸送機的事故報警顯示及系統、電機的控制，在控制時可以選擇自動或手動控制電機。（4）實時報警畫面；（5）皮帶運行畫面。

[1]高正中，張仁彥，隋濤，等.西門子S7-200CN PLC編程技術與工程應用[M].北京：電子工業出版社，2010.

[2]程子華，詹永瑞.視頻與工控—西門子S7-200PLC應用技術[M].北京：人民郵電出版社，2010.

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[4]李建華，杜功儒，劉凱深.基于PLC帶式輸送機控制系統設計[J].煤礦機械刊，2009，（11）.

表2 Q345B材料脹形試驗擬合結果

將脹形試驗獲取的應力應變曲線與單軸拉伸試驗進行對比，二者有顯著區別。Q345B材料（名義厚度10mm、20mm、30mm）單軸拉伸試驗得到的材料最大等效應變分別為0.129、0.127及0.115，最大等效應力593.67MPa、525.43MPa及539.55MPa，脹形試驗得到的等效應變達到0.787，主要原因是它們的應力狀態不同，單軸拉伸試驗試件主體處于單向應力狀態，進入強化階段后，隨著載荷的繼續增大，由于沒有更多的金屬材料參與到塑性流動中，試件發生破壞。脹形試驗試件處于雙向應力狀態，當極頂進入塑性強化階段時，繼續變形需要更大的載荷，但周邊的材料仍處于彈塑性階段，會有更多材料參與到塑性流動中，限制了極頂變形；另一方面，曲率因素在脹形試驗中起著重要作用，極頂區域為高應力高應變區，隨著載荷增加，極頂脹形輪廓的曲率半徑不斷減小，極頂的承載能力不斷提高，高應變區域會由極頂向外圍轉移，因而在材料發生斷裂前，能夠獲得更大的應變水平。

參考文獻

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[4]高光藩，丁信偉.周邊夾持大應變金屬薄膜變形特性有限元分析[J]．機械強度，2004，（4）： 405-409.

Abstract: Mechanical properties of the material properties of the material to resist deformation and damage other aspects of the external force, its parameters are determined by a t ensile test. Works with traditional uniaxial tensile test method measured by the average value of a range (the range of the extens ometer gauge or s train gauge gate length range), ultimate strain value reaches also too small, and the more practical issues of material in both the stress state. Bulging test method as a twoway tensile tes t, the mechanical properties data obtained over a wide range of strain in the biaxial stress state, is kind of mechanical test methods for evaluating the perform ance of s heet metal and forming properties. Metal slab directly bulging difficult test, we propose a method for removing a metal s lab thicknes s direction portion of the material obtained specimens bulging test method, the drumSwelling test measured the mechanical properties of metals introduced into the slab.

Key words: metal plate, bulging tes t, mechanical properties, finite element analysis, large strain

Design of Belt Conveyor Control System Based on PLC SIEMENS S7-200

LI Bo
(Henan Long Yu e nergy mechanical a nd electrical repair factory,Shangqiu 476600)

Belt conveyor is a conveyor belt driven by the driving roller, as a continuous conveying equipment, which is one of the main transport equipment in modern mines. In particular, the modern large-scale coal mines, coal transportation is mainly through the conveyor to complete. Conveyor is cha racterized by large transmission capacity, small power consumption, si mple structure, strong adaptability to the material, easy to form water production line, so that the enterprise production process to achieve mechanization. Belt conveyor in coal m ine and coal prepar ation plant plays a im portant role, under the background of enterpris e development of coal mining mechanization, automation, automatic control operation of the conveyor belt is particularly important. In this paper, the design and programm ing of the conveyor system are carried out with the SIEMENS S7-200 programmable controller as an example.

belt conveyor, S7-200,Programmable controller

Research Bulging Test the Mechanical Properties of the Metal Slab Based

TANG Xinxin,GE Anjie,YANG Jian,TAN Zhichao
(Changzhou University, Changzhou 213164)