基于西門子S7-1200PLC的帶式輸送機控制系統設計

凌 超，賀小飛，賀江華

(衡陽運輸機械有限公司，湖南 衡陽 421002)

1 系統控制要求

以西門子S7-1200PLC為主控核心單元，其可靠性高，抗干擾能力強，維護簡單，并且通過西門子WinCC組態軟件可以直接反饋現場輸送機的實時工作狀態，結合各類傳感保護裝置，最終構成帶式輸送機的電氣控制系統。該系統能對輸送帶跑偏檢測裝置、打滑檢測裝置、縱向撕裂保護裝置、溜槽堵塞保護裝置、料流檢測裝置、雙向拉繩開關等故障信號進行實時監控，以及對驅動電機的起保?？刂?，最終實現自動化控制。具體要求如下。

(1)輸送帶跑偏檢測裝置。當輸送帶跑偏使防偏開關的側輥偏轉10°時，開關發出報警信號，通知操作者要對輸送帶的跑偏進行糾正。當輸送帶使側輥偏轉30°時，則開關動作，切斷電機電源使其緊急停車。同時通過觸摸屏(簡稱HMI)進行跑偏控制監測。

(2)傳動滾筒打滑檢測控制。給滾筒上安裝打滑檢測裝置，通過此檢測裝置來檢測皮帶的打滑。當測得輸送帶速度小于傳動滾動線速度的30%時，立即切斷電機電源使其緊急停車。

(3)縱向撕裂開關用于對異物可能刺入輸送帶，使之縱向被切割開的工況進行監測。一旦測得縱向撕裂工況的發生，開關立即向PLC發出信號，PLC發出切斷電源指令，使之緊急停車，以防止輸送帶縱向撕裂事故進一步擴大。

(4)溜槽堵塞保護裝置安裝在溜槽或漏斗壁上，用于檢測溜槽或漏斗是否發生堵塞。當發生堵塞時，檢測器發出報警或停機信號，以便現場操作人員采取相應措施，消除堵塞。

(5)料流檢測器用于檢查輸送帶上是否有料，以供系統控制裝置決定輸送機是否停機，電子皮帶秤、除塵裝置和取樣裝置是否工作。

(6)拉繩開關是用于帶式輸送機事故緊急停車的一種保護裝置，設于輸送機中間架兩側，在開關操作距離內的任何一處拉動鋼絲繩，使輸送機緊急停車。

2 系統硬件

2.1 PLC控制器

S7-1200控制器使用靈活、功能強大，可用于控制各種各樣的設備以滿足用戶的自動化需求。S7-1200設計緊湊、組態靈活且具有功能強大的指令集，這些特點的組合使它成為控制各種應用的完美解決方案。選用西門子S7-1200，CPU為1214C的PLC,其集成的PROFINET以太網接口與西門子HMI精簡系列面板觸摸屏通信。

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、跑偏開關、速度開關、溜槽堵塞檢測、料流檢測、電流過載檢測等。

2.3 顯示報警設備

上位機和現場操控臺作為顯示報警設備，現場操控臺上面有西門子HMI、事故報警顯示燈及操控按鈕等，以及輸送機沿線的報警電鈴做報警。

3 控制系統的功能

3.1 帶式輸送機系統工作方式

本監控系統對輸送機的控制有上位機控制和現場人工控制兩種控制方式：上位機控制方式是由上位機的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現場操控臺的操作按鈕，實現其啟動和停止，同前一種方式一樣，此種方式下保護裝置仍有工況監控和保護作用。

3.2 工況監測

保護裝置主要監測輸送帶跑偏、打滑和撕裂，溜槽堵塞、料流、驅動電機電流過載等，同時對帶式輸送機的過載，輸送帶速度進行實時監測，在非正常狀態下輸送機的緊急停機。上述監測信息都進入上位機，實現現場工況監測。工況監測能夠有效地保護帶式輸送機的安全運行，同時保障了操作人員的操作安全，避免造成設備安全事故。

3.3 設備工況顯示

設備工況可分為6種情況：正常運行、撕裂報警、跑偏報警、打滑報警、堵料報警和事故急停。在上位機及操作臺上HMI都有帶式輸送機工況顯示，同時在上位機及操作臺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

上位機控制系統同時具有設備運行管理和運行數據記錄功能，可以查詢、打印各項實時監控數據，以便對出現的故障進行分析。

4 控制系統工作流程

上電初始化，得到啟動確認信號；在上位機上操作，按系統啟動按鈕，系統啟動，電機一啟動，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

基于對 WinCC組態軟件認識，利用WinCC組態軟件制作帶式輸送機監控系統界面，建立一個直觀且易操作的輸送機控制系統界面。

①建立帶式輸送機監控項目；②建立HMI與PLC之間的通信連接，HMI與組態的上位機的通信連接；③在組態軟件中定義需要監控的過程變量；④創建帶式輸送機監控系統的畫面；組態畫面中的元素與變量建立連接，實現動態監控；⑤采集，處理和歸檔現場的過程值數據，以表格的形式顯示或打印輸出；⑥編輯報警信息；⑦用戶管理，分級設置操作權限。

6 結語

該系統能夠實現帶式輸送機的就地和集中控制以及輸送帶跑偏、打滑等各類事故的報警等功能。另外組態畫面的應用，使操作方法和管理界面更加人性化，便于人員操作。