西門(mén)子PLC技術(shù)在煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

張志光

（上海振華重工電氣有限公司，上海 200000）

德國(guó)西門(mén)子公司所生產(chǎn)的PLC（Programmable Logic Controller）可編程控制器目前在我國(guó)各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中均有應(yīng)用，它體積小、工作速率高、同時(shí)擁有標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)體系和強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程通信能力，而且它的安全等級(jí)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(yùn)輸系統(tǒng)中，我們也能看到西門(mén)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(dòng)化等多種優(yōu)勢(shì)屬性來(lái)提高煤礦生產(chǎn)效率，為煤礦企業(yè)創(chuàng)造更大經(jīng)濟(jì)利益。

1 PLC系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

在現(xiàn)代化煤礦企業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)程中，PLC系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)無(wú)可比擬，比如它在煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)就非常大，具體可體現(xiàn)在以下4點(diǎn)。

1．1 編程簡(jiǎn)單且操作方便

PLC系統(tǒng)技術(shù)能夠?yàn)槠н\(yùn)輸系統(tǒng)操作人員提供梯形圖語(yǔ)言，這種語(yǔ)言由于非常直觀所以易于掌握，通過(guò)短期培訓(xùn)就能將其全部變成技術(shù)內(nèi)容，可為企業(yè)節(jié)約大量的技術(shù)培訓(xùn)成本。而且PLC系統(tǒng)在編程方面非常強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)化與模塊化特征，同時(shí)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(hào)。

1．2 高可靠性與強(qiáng)抗干擾能力

煤礦生產(chǎn)中必然會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，且它具有高壓、高濕度等特點(diǎn)，而皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)主要以PLC為核心，它能很好克服傳統(tǒng)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)連續(xù)工作且容易出現(xiàn)故障、修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。而且PLC系統(tǒng)能夠適應(yīng)各種惡劣不良環(huán)境，對(duì)提高系統(tǒng)運(yùn)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(qiáng)，處理能力也非常良好，在控制要求發(fā)生變化時(shí)改變程序即可完成系統(tǒng)配置。所以說(shuō)PLC組態(tài)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)靈活系統(tǒng)配置，且能夠組成不同配置規(guī)模。

1．4 擴(kuò)網(wǎng)組網(wǎng)擴(kuò)展性強(qiáng)

PLC在皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中具有較強(qiáng)的擴(kuò)網(wǎng)與組網(wǎng)能力，它可隨意添加新設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的有效控制，體現(xiàn)較強(qiáng)的擴(kuò)展能力。這相比于傳統(tǒng)的皮帶運(yùn)輸控制系統(tǒng)更加節(jié)省人力、物力和財(cái)力，且PLC系統(tǒng)本身由于具有較強(qiáng)適應(yīng)性，所以在安裝、設(shè)計(jì)與維護(hù)上也更為方便。

2 西門(mén)子PLC在煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

2．1 煤礦皮帶運(yùn)輸項(xiàng)目概述

煤礦作業(yè)整體工作環(huán)境惡劣，但對(duì)運(yùn)輸要求較高，所以本文中采用到了西門(mén)子S7 300系列PLC設(shè)備。它合理利用到了計(jì)算機(jī)人機(jī)交互界面，外部配合皮帶運(yùn)輸機(jī)的保護(hù)傳感系統(tǒng)，就形成了一套完整的皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)，它的硬件配置結(jié)構(gòu)如下：開(kāi)始→起車信號(hào)（轉(zhuǎn)起車程序）→停車信號(hào)（轉(zhuǎn)停車程序）→緊急停車信號(hào)→檢測(cè)各種保護(hù)信號(hào)→有故障（轉(zhuǎn)故障處理程序）。

2．2 基于西門(mén)子PLC核心的煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)功能介紹

以西門(mén)子PLC為核心的煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)擁有5項(xiàng)功能分別如下。第一，利用西門(mén)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(yùn)輸系統(tǒng)的安全可靠性與PLC系統(tǒng)本身的擴(kuò)展能力。整體來(lái)說(shuō)該設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)單且具有較強(qiáng)的抗干擾能力，比較適合運(yùn)用于煤礦生產(chǎn)工作的惡劣環(huán)境中。第二，利用西門(mén)子PLC系統(tǒng)結(jié)合實(shí)際需求為皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)配備專業(yè)化、智能化和自動(dòng)化的保護(hù)傳感設(shè)施，它能夠做到設(shè)備自啟動(dòng)、自運(yùn)行和停車優(yōu)化調(diào)整。第三，利用西門(mén)子PLC系統(tǒng)可隨時(shí)結(jié)合實(shí)際煤礦生產(chǎn)、運(yùn)輸過(guò)程所出現(xiàn)的各種突發(fā)情況進(jìn)行相應(yīng)操控參數(shù)的有效修改與設(shè)定，以規(guī)避掉某些煤礦生產(chǎn)運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。而且整個(gè)操作過(guò)程非常簡(jiǎn)單。第四，技術(shù)人員在遠(yuǎn)程就可直接監(jiān)視、操控整個(gè)煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)，合理運(yùn)用西門(mén)子PLC系統(tǒng)中的各項(xiàng)功能對(duì)煤礦運(yùn)輸數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和存儲(chǔ)，并可隨時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)節(jié)奏調(diào)整，基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)運(yùn)煤系統(tǒng)的集中指揮控制協(xié)調(diào)。第五，利用PLC系統(tǒng)可檢測(cè)到皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中可能存在的所有故障信號(hào)，利用西門(mén)子PLC的自動(dòng)檢測(cè)功能，第一時(shí)間指導(dǎo)技術(shù)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(duì)安全。

2．3 基于西門(mén)子PLC核心的皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)軟件與硬件構(gòu)成

假設(shè)基于西門(mén)子PLC核心的皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)由六條皮帶構(gòu)成（1#～6#），當(dāng)煤炭在皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)輸時(shí)，從1#～6#逐次運(yùn)行，即物料從目的地最近的一條皮帶開(kāi)始到采集地的一條皮帶結(jié)束。如果采用傳統(tǒng)人工操作方法容易出現(xiàn)操作混亂，導(dǎo)致誤操作，降低系統(tǒng)運(yùn)輸穩(wěn)定性，同時(shí)還會(huì)嚴(yán)重?fù)p耗人力物力成本。而采用西門(mén)子PLC控制皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)展開(kāi)生產(chǎn)工作則會(huì)處理好這一復(fù)雜問(wèn)題，節(jié)省更多生產(chǎn)時(shí)間，以下主要介紹了基于西門(mén)子PLC核心的皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)軟件與硬件基本構(gòu)成。

3 硬件構(gòu)成

在硬件配置方面，需要了解到皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的具體控制要求，它應(yīng)該包括啟動(dòng)、停止、皮帶故障、故障復(fù)位等項(xiàng)目。這其中的系統(tǒng)輸出輸入要通過(guò)皮帶電機(jī)主回路與西門(mén)子PLC系統(tǒng)共同顯示。西門(mén)子PLC專門(mén)設(shè)置了12個(gè)輸出端口，再配合電動(dòng)閥觸電對(duì)每一個(gè)皮帶的基礎(chǔ)漆進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制。

4 軟件構(gòu)成

結(jié)合西門(mén)子PLC的固有特點(diǎn)（啟動(dòng)快、穩(wěn)定性高），合理設(shè)置系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止和延長(zhǎng)時(shí)間。如果從啟動(dòng)過(guò)程開(kāi)始各個(gè)皮帶之間的運(yùn)輸間隔時(shí)間應(yīng)該分別為3、6、9、12、15s，其中停止過(guò)程則設(shè)置為3、5、8、11、14s。如果結(jié)合實(shí)際時(shí)間對(duì)指定時(shí)間進(jìn)行有效調(diào)整，則可將西門(mén)子PLC系統(tǒng)的基本單位設(shè)置為0.1s，按照實(shí)際運(yùn)用時(shí)間參數(shù)擴(kuò)大10倍，再對(duì)參數(shù)范圍進(jìn)行調(diào)整，然后對(duì)相應(yīng)數(shù)字進(jìn)行改動(dòng)即可完成時(shí)間調(diào)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(fù)位按鈕，對(duì)1#～6#的所有皮帶進(jìn)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(dòng)設(shè)備。按下設(shè)備啟動(dòng)按鈕，根據(jù)皮帶啟動(dòng)順序和延長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行順次啟動(dòng)，視皮帶長(zhǎng)度與速度而定延長(zhǎng)時(shí)間多少。在運(yùn)輸任務(wù)結(jié)束后，要停止設(shè)備，此時(shí)1#～6#皮帶會(huì)根據(jù)所預(yù)先安排好的順序與延長(zhǎng)時(shí)間依次停止。

其次，在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，如果皮帶位置出現(xiàn)保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，就說(shuō)明該皮帶和它上游的所有皮帶都已經(jīng)停止工作。不過(guò)下游皮帶依然在正常運(yùn)轉(zhuǎn)，為了保證物料不會(huì)堆積，必須要停止下游皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)，按下停止按鈕，根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的時(shí)間令皮帶順次延遲停止工作。當(dāng)所有皮帶全部停止運(yùn)行時(shí)，就可以針對(duì)故障展開(kāi)檢修，同時(shí)將皮帶上的物料雜物清理干凈，然后再正常啟動(dòng)設(shè)備繼續(xù)運(yùn)輸物料。在該系統(tǒng)中，西門(mén)子PLC會(huì)提供SA功能，這一功能是針對(duì)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的保護(hù)開(kāi)關(guān)解除功能，在煤炭運(yùn)輸中被稱之為 嚴(yán)禁閉合 ，它可有效保證各條皮帶在保護(hù)開(kāi)關(guān)保護(hù)功能消失時(shí)不陷入混亂運(yùn)作狀態(tài)，對(duì)整個(gè)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)是一種應(yīng)急保護(hù)。

4．2 系統(tǒng)特色控制方法

除上述常規(guī)流程外，基于西門(mén)子PLC核心的煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)還具有3種特色控制方法，分別為自動(dòng)控制、手動(dòng)控制以及檢修方式。3種特色控制方式應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇。以自動(dòng)控制為例，它在正常啟動(dòng)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)時(shí)主要負(fù)責(zé)正常停車和緊急停車2項(xiàng)任務(wù)。該過(guò)程西門(mén)子PLC的保護(hù)裝置也會(huì)隨時(shí)采集數(shù)據(jù)資料，對(duì)輸入口所采集到的所有信號(hào)進(jìn)行深層次運(yùn)算分析，準(zhǔn)確判斷分析結(jié)果并獲得指令，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。再看手動(dòng)控制，它主要負(fù)責(zé)煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止和急停等等項(xiàng)目。最后就是檢修方式，當(dāng)檢修方式一啟動(dòng)，自動(dòng)控制、手動(dòng)控制以及保護(hù)裝置救護(hù)停止運(yùn)行，此時(shí)的整個(gè)煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)都會(huì)進(jìn)入維修保養(yǎng)狀態(tài)。在經(jīng)過(guò)相應(yīng)的故障維修與調(diào)試管理后，再啟動(dòng)設(shè)備繼續(xù)工作。

5 結(jié)語(yǔ)

在煤礦企業(yè)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中引入西門(mén)子PLC系統(tǒng)技術(shù)可大幅度優(yōu)化皮帶運(yùn)輸?shù)恼w系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用功能和生產(chǎn)效果，使得整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)煥然一新。不但提高了煤礦生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)陌踩煽啃?，也?shí)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(jì)效益與社會(huì)效益。