西門子PLC技術在煤礦皮帶運輸系統(tǒng)中的應用研究

張志光

（上海振華重工電氣有限公司，上海 200000）

德國西門子公司所生產(chǎn)的PLC（Programmable Logic Controller）可編程控制器目前在我國各個行業(yè)領域中均有應用，它體積小、工作速率高、同時擁有標準化的技術體系和強大的網(wǎng)絡遠程通信能力，而且它的安全等級高，可在工業(yè)生產(chǎn)中提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。目前在煤礦企業(yè)的皮帶運輸系統(tǒng)中，我們也能看到西門子PLC系統(tǒng)的身影，它能借助PLC良好的微電子、數(shù)字化、信息化、智能化、自動化等多種優(yōu)勢屬性來提高煤礦生產(chǎn)效率，為煤礦企業(yè)創(chuàng)造更大經(jīng)濟利益。

1 PLC系統(tǒng)的技術優(yōu)勢分析

在現(xiàn)代化煤礦企業(yè)的生產(chǎn)進程中，PLC系統(tǒng)的技術優(yōu)勢無可比擬，比如它在煤礦皮帶運輸系統(tǒng)中的應用優(yōu)勢就非常大，具體可體現(xiàn)在以下4點。

1．1 編程簡單且操作方便

PLC系統(tǒng)技術能夠為皮帶運輸系統(tǒng)操作人員提供梯形圖語言，這種語言由于非常直觀所以易于掌握，通過短期培訓就能將其全部變成技術內容，可為企業(yè)節(jié)約大量的技術培訓成本。而且PLC系統(tǒng)在編程方面非常強調系統(tǒng)化與模塊化特征，同時兼容各種軟件，這也為用戶提供了更多靈活組合，為端子接入提供大量必要的輸入與輸出信號。

1．2 高可靠性與強抗干擾能力

煤礦生產(chǎn)中必然會產(chǎn)生大量粉塵，且它具有高壓、高濕度等特點，而皮帶運輸系統(tǒng)主要以PLC為核心，它能很好克服傳統(tǒng)皮帶運輸系統(tǒng)連續(xù)工作且容易出現(xiàn)故障、修復時間長等問題。而且PLC系統(tǒng)能夠適應各種惡劣不良環(huán)境，對提高系統(tǒng)運行可靠性非常有利。

1．3 系統(tǒng)配置靈活

PLC組態(tài)系統(tǒng)的靈活性強，處理能力也非常良好，在控制要求發(fā)生變化時改變程序即可完成系統(tǒng)配置。所以說PLC組態(tài)系統(tǒng)能夠實現(xiàn)靈活系統(tǒng)配置，且能夠組成不同配置規(guī)模。

1．4 擴網(wǎng)組網(wǎng)擴展性強

PLC在皮帶運輸系統(tǒng)中具有較強的擴網(wǎng)與組網(wǎng)能力，它可隨意添加新設備實現(xiàn)對皮帶運輸系統(tǒng)的有效控制，體現(xiàn)較強的擴展能力。這相比于傳統(tǒng)的皮帶運輸控制系統(tǒng)更加節(jié)省人力、物力和財力，且PLC系統(tǒng)本身由于具有較強適應性，所以在安裝、設計與維護上也更為方便。

2 西門子PLC在煤礦皮帶運輸系統(tǒng)中的應用

2．1 煤礦皮帶運輸項目概述

煤礦作業(yè)整體工作環(huán)境惡劣，但對運輸要求較高，所以本文中采用到了西門子S7 300系列PLC設備。它合理利用到了計算機人機交互界面，外部配合皮帶運輸機的保護傳感系統(tǒng)，就形成了一套完整的皮帶運輸系統(tǒng)，它的硬件配置結構如下：開始→起車信號（轉起車程序）→停車信號（轉停車程序）→緊急停車信號→檢測各種保護信號→有故障（轉故障處理程序）。

2．2 基于西門子PLC核心的煤礦皮帶運輸系統(tǒng)功能介紹

以西門子PLC為核心的煤礦皮帶運輸系統(tǒng)擁有5項功能分別如下。第一，利用西門子PLC可編程控制器中的32路輸入與32路輸出功能有望全面提高皮帶運輸系統(tǒng)的安全可靠性與PLC系統(tǒng)本身的擴展能力。整體來說該設備維護簡單且具有較強的抗干擾能力，比較適合運用于煤礦生產(chǎn)工作的惡劣環(huán)境中。第二，利用西門子PLC系統(tǒng)結合實際需求為皮帶運輸系統(tǒng)配備專業(yè)化、智能化和自動化的保護傳感設施，它能夠做到設備自啟動、自運行和停車優(yōu)化調整。第三，利用西門子PLC系統(tǒng)可隨時結合實際煤礦生產(chǎn)、運輸過程所出現(xiàn)的各種突發(fā)情況進行相應操控參數(shù)的有效修改與設定，以規(guī)避掉某些煤礦生產(chǎn)運輸風險問題。而且整個操作過程非常簡單。第四，技術人員在遠程就可直接監(jiān)視、操控整個煤礦皮帶運輸系統(tǒng)，合理運用西門子PLC系統(tǒng)中的各項功能對煤礦運輸數(shù)據(jù)進行采集、分析和存儲，并可隨時進行生產(chǎn)節(jié)奏調整，基本實現(xiàn)了對整個運煤系統(tǒng)的集中指揮控制協(xié)調。第五，利用PLC系統(tǒng)可檢測到皮帶運輸系統(tǒng)中可能存在的所有故障信號，利用西門子PLC的自動檢測功能，第一時間指導技術人員發(fā)現(xiàn)并排除故障，有效規(guī)避故障最大化，確保生產(chǎn)絕對安全。

2．3 基于西門子PLC核心的皮帶運輸系統(tǒng)軟件與硬件構成

假設基于西門子PLC核心的皮帶運輸系統(tǒng)由六條皮帶構成（1#～6#），當煤炭在皮帶運輸系統(tǒng)啟動運輸時，從1#～6#逐次運行，即物料從目的地最近的一條皮帶開始到采集地的一條皮帶結束。如果采用傳統(tǒng)人工操作方法容易出現(xiàn)操作混亂，導致誤操作，降低系統(tǒng)運輸穩(wěn)定性，同時還會嚴重損耗人力物力成本。而采用西門子PLC控制皮帶運輸系統(tǒng)展開生產(chǎn)工作則會處理好這一復雜問題，節(jié)省更多生產(chǎn)時間，以下主要介紹了基于西門子PLC核心的皮帶運輸系統(tǒng)軟件與硬件基本構成。

3 硬件構成

在硬件配置方面，需要了解到皮帶運輸系統(tǒng)的具體控制要求，它應該包括啟動、停止、皮帶故障、故障復位等項目。這其中的系統(tǒng)輸出輸入要通過皮帶電機主回路與西門子PLC系統(tǒng)共同顯示。西門子PLC專門設置了12個輸出端口，再配合電動閥觸電對每一個皮帶的基礎漆進行實時動態(tài)控制。

4 軟件構成

結合西門子PLC的固有特點（啟動快、穩(wěn)定性高），合理設置系統(tǒng)的啟動、停止和延長時間。如果從啟動過程開始各個皮帶之間的運輸間隔時間應該分別為3、6、9、12、15s，其中停止過程則設置為3、5、8、11、14s。如果結合實際時間對指定時間進行有效調整，則可將西門子PLC系統(tǒng)的基本單位設置為0.1s，按照實際運用時間參數(shù)擴大10倍，再對參數(shù)范圍進行調整，然后對相應數(shù)字進行改動即可完成時間調整。

4．1 系統(tǒng)具體操作流程介紹

首先，確保每一次操作前都先按下復位按鈕，對1#～6#的所有皮帶進行檢查，主要是觀察皮帶故障輸出指示燈是否存在故障。如果未發(fā)現(xiàn)任何故障，則可正常啟動設備。按下設備啟動按鈕，根據(jù)皮帶啟動順序和延長時間進行順次啟動，視皮帶長度與速度而定延長時間多少。在運輸任務結束后，要停止設備，此時1#～6#皮帶會根據(jù)所預先安排好的順序與延長時間依次停止。

其次，在設備運行過程中，如果皮帶位置出現(xiàn)保護開關動作，就說明該皮帶和它上游的所有皮帶都已經(jīng)停止工作。不過下游皮帶依然在正常運轉，為了保證物料不會堆積，必須要停止下游皮帶運轉，按下停止按鈕，根據(jù)預先設置好的時間令皮帶順次延遲停止工作。當所有皮帶全部停止運行時，就可以針對故障展開檢修，同時將皮帶上的物料雜物清理干凈，然后再正常啟動設備繼續(xù)運輸物料。在該系統(tǒng)中，西門子PLC會提供SA功能，這一功能是針對皮帶運輸系統(tǒng)的保護開關解除功能，在煤炭運輸中被稱之為 嚴禁閉合 ，它可有效保證各條皮帶在保護開關保護功能消失時不陷入混亂運作狀態(tài)，對整個皮帶運輸系統(tǒng)是一種應急保護。

4．2 系統(tǒng)特色控制方法

除上述常規(guī)流程外，基于西門子PLC核心的煤礦皮帶運輸系統(tǒng)還具有3種特色控制方法，分別為自動控制、手動控制以及檢修方式。3種特色控制方式應該結合實際情況進行合理選擇。以自動控制為例，它在正常啟動皮帶運輸系統(tǒng)時主要負責正常停車和緊急停車2項任務。該過程西門子PLC的保護裝置也會隨時采集數(shù)據(jù)資料，對輸入口所采集到的所有信號進行深層次運算分析，準確判斷分析結果并獲得指令，最終實現(xiàn)自動控制。再看手動控制，它主要負責煤礦皮帶運輸系統(tǒng)的啟動、停止和急停等等項目。最后就是檢修方式，當檢修方式一啟動，自動控制、手動控制以及保護裝置救護停止運行，此時的整個煤礦皮帶運輸系統(tǒng)都會進入維修保養(yǎng)狀態(tài)。在經(jīng)過相應的故障維修與調試管理后，再啟動設備繼續(xù)工作。

5 結語

在煤礦企業(yè)皮帶運輸系統(tǒng)中引入西門子PLC系統(tǒng)技術可大幅度優(yōu)化皮帶運輸?shù)恼w系統(tǒng)結構、應用功能和生產(chǎn)效果，使得整個運輸系統(tǒng)煥然一新。不但提高了煤礦生產(chǎn)運輸?shù)陌踩煽啃?，也實現(xiàn)了系統(tǒng)功能的有效拓展，為企業(yè)節(jié)約大量生產(chǎn)成本，全面提升了煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟效益與社會效益。