煤礦皮帶運輸系統中PLC技術的應用

王曼

摘 要：PLC即可編程邏輯控制器，其由于功能強大、編程簡單，故在工業生產領域的應用越來越廣泛，逐漸取代了傳統的繼電器邏輯控制器，隨著微處理器、微型計算機技術的發展，PLC的功能也更加強大，不僅可以實現基本的繼電器邏輯控制器功能，還可以實現數據傳達、數據運算處理等功能，大大提高了工業生產的效率。本研究以西門子S7-300PLC為例分析煤礦皮帶運輸系統中PLC技術的實際應用。

關鍵詞：煤礦；皮帶運輸系統；PLC技術

采用 PLC可編程控制程序控制的礦用皮帶，抗干擾本領強，便于維護，易于裝備擴大，開發周期短，適合于礦用皮帶對自動化的需要。

1 PLC技術的優勢

在煤礦皮帶運輸系統中應用PLC技術，其優勢主要體現在以下幾個方在：首先，編程簡單、使用方便。PLC采用梯形圖語言，其直觀易學，簡單的培訓即可基本掌握編程技術，且系列化、模塊化特征明顯，其所具備的各種軟件可根據用戶的實際需求靈活組合，在對應端子上接入對應的輸入及輸出信號即可。其次，可靠性高，具有較強的抗干擾能力。煤礦井下生產環境十分惡劣，其粉塵大、濕度大，且距離高壓近，而應用PLC控制器可以最大程度上克服惡劣環境對設備運行的影響，提高系統運行的可靠性及穩定性。再次，配置靈活。PLC在組態系統時靈活性、處理能力均相當強，通過改變程度即可滿足控制變化的要求，故系統配置靈活，可形成不同的規模。最后，較強的擴展性。PLC的擴網、組網能力十分強大，可根據實際生產需求添加新的設備及皮帶控制，適應性強，安裝、設計、維護也更加便利。

2 PLC在煤礦井下皮帶運輸系統中的應用

2.1 系統要求

煤礦井下皮帶運輸系統中PLC控制系統需要滿足以下幾項功能需求：首先，要適應煤礦井下惡劣的工作環境。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、擴展能力強，且便于維護、具有較強的抗干擾能力。其次，設備啟動、運行、停車等操作要具備較高的可靠性，需根據實際需求配置專業的保護傳感器；并且實際生產中要能夠針對突發情況修改或設定相關參數。再次，應用PLC可實現設備管理人員的遠程監控管理，對整個運煤系統運行狀態進行遠程監視及控制。最后，全面檢測各種故障信號，發出警報。本研究提出的PLC系統中設置了溫度傳感器、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到異常信號會實時發送至PLC進行運算分析，并發出相應的報警信號，以便管理人員及時發現故障、排除故障，減少故障影響。煤礦井下皮帶運輸機PLC自動控制系統包括兩大模塊，其中信號采集模塊主要通過繼電器及各種傳感器收集系統設備的運行狀態信號、采集設備的開關量與模擬量信息，信號處理模塊則是在接收到信號采集模塊傳送過來的信號后，應用PLC、人機界面、工控機等對其進行運算與演示。本研究提出一種基于西門子S7-300型控制器的PLC系統。

2.2 PLC控制系統組成

PLC控制系統硬件組成包括地面控制中心、井下皮帶運輸機分站兩個部分：

（1）地面控制中心以綜合操作臺為核心，位于中央控制室。由于系統控制中心與井下各控制點距離較遠，因此可以采用上位機進行遠程監控。PLC控制包括自動控制與手動控制兩種。其中自動控制主要是通過操作臺向可編程控制器發送控制信號，再根據相關操作實現對皮帶運輸機的啟停控制，并實時監控各井下設備運行指標，包括瓦斯濃度、電機的三相電流、輸出功率、主滾筒溫度、運行狀態等，以保證對各設備的實時監控。手動控制主要是自動控制的補充，主要用于突發情況的緊急處理?？刂浦行牟僮髋_內部設置有信號轉換器及隔離繼電器，系統設置兩個上機位，采用雙CPU冗余控制系統，即工作主機與備用模塊兩套CPU模塊，通過軟件編程實現兩套CPU模塊的狀態監視及主控權轉移，工作主機發生故障時備用CPU可代替工作主機保證系統正常運行；需要注意的是，兩套CPU模塊必須型號相同。

（2）井下皮帶運輸要分站。井下控制分站以可編程控制器為核心元件，對皮帶運輸機進行控制，在系統處于集控、就地、檢修的工作狀態時，通過可編程控制器控制皮帶運輸機。井下各個皮帶運輸機控制分站通過PLC通訊接口與井下Control Net網連接，將分站監測信息傳送至地面控制中心，形成一個完整的監控網絡，對皮帶運輸機的運行狀態進行完程監控及控制，真正實現井下皮帶運輸機生產運輸系統的綜合自動化控制。按照實際生產需求使用計算機進行編程，再輸入PLC內部，整機調試時對相關參數做出調整。采用SIMATIC WinCC軟件進行編程，應用Profibus專用電纜與PLC進行無障礙通信。該電纜為雙絞電纜，包括綠色與紅色兩根數據線，綠色連接DP接口的管腳8，紅色連接DP接口的管腳3。

3 PLC技術在煤礦井下皮帶運輸系統中的應用效果

本研究所提出的基于西門子S7-300PLC的煤礦皮帶運輸系統，在運行一段時間后系統可靠性高，運行故障率低，大大保證了皮帶運輸系統的正常運行，降低了生產成本，提高了企業的經營效益。系統控制中采用自動、手動控制互相搭配的方法，不僅可以提高系統運行效率，而且減少了設備管理人員的工作負擔。該系統人機交互界面友好，管理人員可及時發現系統故障。PLC具有非常強大的擴展功能和組網功能，隨著科學技術的發展，可以根據實際需求往系統中添加相應的設備，實現皮帶運輸系統的智能化發展，而無需重新更換一套系統，有效節省了人力、財力，提高了煤礦生產的經濟效益。

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