煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中PLC技術(shù)的應(yīng)用

王曼

摘 要：PLC即可編程邏輯控制器，其由于功能強(qiáng)大、編程簡(jiǎn)單，故在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，逐漸取代了傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制器，隨著微處理器、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC的功能也更加強(qiáng)大，不僅可以實(shí)現(xiàn)基本的繼電器邏輯控制器功能，還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳達(dá)、數(shù)據(jù)運(yùn)算處理等功能，大大提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率。本研究以西門子S7-300PLC為例分析煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中PLC技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦；皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)；PLC技術(shù)

采用 PLC可編程控制程序控制的礦用皮帶，抗干擾本領(lǐng)強(qiáng)，便于維護(hù)，易于裝備擴(kuò)大，開發(fā)周期短，適合于礦用皮帶對(duì)自動(dòng)化的需要。

1 PLC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

在煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中應(yīng)用PLC技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方在：首先，編程簡(jiǎn)單、使用方便。PLC采用梯形圖語言，其直觀易學(xué)，簡(jiǎn)單的培訓(xùn)即可基本掌握編程技術(shù)，且系列化、模塊化特征明顯，其所具備的各種軟件可根據(jù)用戶的實(shí)際需求靈活組合，在對(duì)應(yīng)端子上接入對(duì)應(yīng)的輸入及輸出信號(hào)即可。其次，可靠性高，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。煤礦井下生產(chǎn)環(huán)境十分惡劣，其粉塵大、濕度大，且距離高壓近，而應(yīng)用PLC控制器可以最大程度上克服惡劣環(huán)境對(duì)設(shè)備運(yùn)行的影響，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性及穩(wěn)定性。再次，配置靈活。PLC在組態(tài)系統(tǒng)時(shí)靈活性、處理能力均相當(dāng)強(qiáng)，通過改變程度即可滿足控制變化的要求，故系統(tǒng)配置靈活，可形成不同的規(guī)模。最后，較強(qiáng)的擴(kuò)展性。PLC的擴(kuò)網(wǎng)、組網(wǎng)能力十分強(qiáng)大，可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求添加新的設(shè)備及皮帶控制，適應(yīng)性強(qiáng)，安裝、設(shè)計(jì)、維護(hù)也更加便利。

2 PLC在煤礦井下皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)要求

煤礦井下皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中PLC控制系統(tǒng)需要滿足以下幾項(xiàng)功能需求：首先，要適應(yīng)煤礦井下惡劣的工作環(huán)境。本研究采用西門子S7-300PLC，其有32路輸入及32路輸出，可靠性高、擴(kuò)展能力強(qiáng)，且便于維護(hù)、具有較強(qiáng)的抗干擾能力。其次，設(shè)備啟動(dòng)、運(yùn)行、停車等操作要具備較高的可靠性，需根據(jù)實(shí)際需求配置專業(yè)的保護(hù)傳感器；并且實(shí)際生產(chǎn)中要能夠針對(duì)突發(fā)情況修改或設(shè)定相關(guān)參數(shù)。再次，應(yīng)用PLC可實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理人員的遠(yuǎn)程監(jiān)控管理，對(duì)整個(gè)運(yùn)煤系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視及控制。最后，全面檢測(cè)各種故障信號(hào)，發(fā)出警報(bào)。本研究提出的PLC系統(tǒng)中設(shè)置了溫度傳感器、煙霧傳感器、縱撕傳感器、速度傳感器等，其與PLC連接，其在工作過程中感應(yīng)到異常信號(hào)會(huì)實(shí)時(shí)發(fā)送至PLC進(jìn)行運(yùn)算分析，并發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，以便管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障、排除故障，減少故障影響。煤礦井下皮帶運(yùn)輸機(jī)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)包括兩大模塊，其中信號(hào)采集模塊主要通過繼電器及各種傳感器收集系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)、采集設(shè)備的開關(guān)量與模擬量信息，信號(hào)處理模塊則是在接收到信號(hào)采集模塊傳送過來的信號(hào)后，應(yīng)用PLC、人機(jī)界面、工控機(jī)等對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算與演示。本研究提出一種基于西門子S7-300型控制器的PLC系統(tǒng)。

2.2 PLC控制系統(tǒng)組成

PLC控制系統(tǒng)硬件組成包括地面控制中心、井下皮帶運(yùn)輸機(jī)分站兩個(gè)部分：

（1）地面控制中心以綜合操作臺(tái)為核心，位于中央控制室。由于系統(tǒng)控制中心與井下各控制點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，因此可以采用上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。PLC控制包括自動(dòng)控制與手動(dòng)控制兩種。其中自動(dòng)控制主要是通過操作臺(tái)向可編程控制器發(fā)送控制信號(hào)，再根據(jù)相關(guān)操作實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)的啟停控制，并實(shí)時(shí)監(jiān)控各井下設(shè)備運(yùn)行指標(biāo)，包括瓦斯?jié)舛取㈦姍C(jī)的三相電流、輸出功率、主滾筒溫度、運(yùn)行狀態(tài)等，以保證對(duì)各設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控。手動(dòng)控制主要是自動(dòng)控制的補(bǔ)充，主要用于突發(fā)情況的緊急處理。控制中心操作臺(tái)內(nèi)部設(shè)置有信號(hào)轉(zhuǎn)換器及隔離繼電器，系統(tǒng)設(shè)置兩個(gè)上機(jī)位，采用雙CPU冗余控制系統(tǒng)，即工作主機(jī)與備用模塊兩套CPU模塊，通過軟件編程實(shí)現(xiàn)兩套CPU模塊的狀態(tài)監(jiān)視及主控權(quán)轉(zhuǎn)移，工作主機(jī)發(fā)生故障時(shí)備用CPU可代替工作主機(jī)保證系統(tǒng)正常運(yùn)行；需要注意的是，兩套CPU模塊必須型號(hào)相同。

（2）井下皮帶運(yùn)輸要分站。井下控制分站以可編程控制器為核心元件，對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行控制，在系統(tǒng)處于集控、就地、檢修的工作狀態(tài)時(shí)，通過可編程控制器控制皮帶運(yùn)輸機(jī)。井下各個(gè)皮帶運(yùn)輸機(jī)控制分站通過PLC通訊接口與井下Control Net網(wǎng)連接，將分站監(jiān)測(cè)信息傳送至地面控制中心，形成一個(gè)完整的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行完程監(jiān)控及控制，真正實(shí)現(xiàn)井下皮帶運(yùn)輸機(jī)生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化控制。按照實(shí)際生產(chǎn)需求使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程，再輸入PLC內(nèi)部，整機(jī)調(diào)試時(shí)對(duì)相關(guān)參數(shù)做出調(diào)整。采用SIMATIC WinCC軟件進(jìn)行編程，應(yīng)用Profibus專用電纜與PLC進(jìn)行無障礙通信。該電纜為雙絞電纜，包括綠色與紅色兩根數(shù)據(jù)線，綠色連接DP接口的管腳8，紅色連接DP接口的管腳3。

3 PLC技術(shù)在煤礦井下皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用效果

本研究所提出的基于西門子S7-300PLC的煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)，在運(yùn)行一段時(shí)間后系統(tǒng)可靠性高，運(yùn)行故障率低，大大保證了皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的正常運(yùn)行，降低了生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益。系統(tǒng)控制中采用自動(dòng)、手動(dòng)控制互相搭配的方法，不僅可以提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，而且減少了設(shè)備管理人員的工作負(fù)擔(dān)。該系統(tǒng)人機(jī)交互界面友好，管理人員可及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障。PLC具有非常強(qiáng)大的擴(kuò)展功能和組網(wǎng)功能，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可以根據(jù)實(shí)際需求往系統(tǒng)中添加相應(yīng)的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的智能化發(fā)展，而無需重新更換一套系統(tǒng)，有效節(jié)省了人力、財(cái)力，提高了煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

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