基于PLC的煤倉煤位監控系統開發設計

張雅潔， 張自強

(1.安徽水利水電職業技術學院,安徽 合肥 231603，2.合肥財經職業學院,安徽 合肥 230601)

煤炭生產中礦井下煤倉的供煤皮帶機(轉載皮帶機)、吐煤給煤機以及煤倉的煤量為人工操作控制，給煤機司機在煤倉下口，不能及時獲得煤倉上口的情況，只能由上口人員通過電話聯系通知，但也不能確定煤倉內的具體情況。實際監控、操作過程中勞動強度大，而且極易出現誤判誤操作，造成滿倉溢出煤倉后需人工和時間清理；也容易出現煤倉空倉，造成煤流直接沖擊煤倉底部，損壞給煤機。出現空倉和滿倉等情況對輸煤系統的正常運行造成影響，從而影響生產。因此，對煤倉煤位的實時監控及控制尤為重要，本文以山西嵐縣昌恒煤焦有限公司某礦為研究對象，開發設計一套以西門子S7-200PLC為核心的煤倉煤位監控系統，實現了實時顯示煤倉煤位、自動控制給煤機及轉載皮帶機的自動啟停功能以及控制與監視一體化。

1 系統主要實現的功能

系統的主要功能如下：①實時顯示煤倉煤位；②當煤位高于高設定值或低于低設定值時，聲光報警器報警；③系統具有低煤位停給煤機；(可以更好的保護緩沖倉不被砸壞)；④系統具有高煤位停轉載皮帶機的功能；(這樣不會滿眼，堆煤，減少了清理人員的勞動力)；⑤系統具有解除報警、應急狀態開車功能；⑥系統具有就地手動控制和遠程自動及手動控制；⑦系統具有良好的人機界面。

2 系統方案

2.1 系統組成

系統的組成如圖1所示。主要包括物位儀、可編程控制箱、環網及上位機，說明如下：

圖1 系統框圖

(1)數據采集。利用雷達物位傳感器采集煤倉煤位數據信號，探頭發出高頻脈沖，當脈沖遇到煤倉煤表面時反射回來被儀表內的接收器接收，并將脈沖信號轉化為煤倉煤位信號。

(2)可編程控制箱。核心部件采用西門子200系列的S7-226PLC及EM231模擬量輸入模塊，用來接入傳感器信號及控制給煤機和轉載皮帶機。

(3)系統顯示。包括井下觸摸屏顯示及集控中心上位機界面顯示，井下觸摸屏顯示采用昆侖通態TPC1061Ti觸摸屏和報警裝置作為輸出原件，實現煤倉煤位、給煤機及轉載皮帶機的實時顯示，并按設定發出報警信號。

(4)信號傳輸。采用工業環網進行傳輸，上位機通過工業環網和可編程控制箱進行通信，實現上位機運程監控。

2.2 煤倉煤位控制要求

本系統中有1個井下煤倉，并且供煤皮帶機甲和吐煤給煤機乙連接。要求煤倉出現滿倉時供煤皮帶機甲自動停車，不影響吐煤給煤機乙運行；煤倉即將放空前，吐煤給煤機乙自動停車，不影響供煤皮帶機甲運行；同時為滿足提醒需要，在滿倉、空倉設備動作前要有報警功能。通過監測點實測，煤倉煤位高度h，滿足h=25m，即將滿足，設為甲停車煤位；h=4m時，可減少煤流對煤倉底部沖擊，可以保護底部設備，設為乙停車煤位；4m

2.3 項目實施

(1)硬件電路設計。系統核心部件主要采用西門子S7-200系列的226、EM231模擬量輸入模塊、CP243通信模塊。

(2)軟件設計。軟件設計包括3部分：①下位機軟件設計。利用西門子S7-200編程軟件對下位機軟件進行設計，程序主要由主程序、初始化程序及子程序構成，其中子程序又包括煤位報警程序、給煤機控制程序和皮帶機控制程序。②觸摸屏界面顯示設計。利用MCGS組態軟件進行觸摸屏顯示界面設計，顯示畫面中包括：煤位實際采集量、煤位實際輸出值、給煤機運行狀態、轉載皮帶運行狀態、煤位高報警、煤位低報警、煤位實時數據和動態畫面、年月日時分秒時間顯示、設定煤位參數及在煤位低于4m時，屏蔽開機的煤位屏蔽指示。

給煤機運行時,4m>煤位>25m,畫面中皮帶機動態的運行狀態。皮帶機動態畫面制作，是利用兩副重疊畫面根據計數1=1和計數1=0進行隱現產生的視覺效果，使的皮帶機畫面出現轉動的效果。具體如圖2所示。③上位機監控界面。上位機監控界面集成到集控中心畫面內，利用iFIX軟件進行設計,界面如圖3所示。

圖2 觸摸屏顯示畫面

圖3 上位機監控畫面

3 方案成效

該系統的投入運行減少了現場操作人員，為該礦每年至少減少30萬元的人員工資，同時提高了生產效益，每年至少為該礦生產提高100萬元的經濟效益。

4 結 論

減員增效、降低生產成本，井下煤倉煤位監控系統的投入使用，消除了人員操作失誤造成的安全隱患，為礦井下緩沖倉安全運行提供了有力的保障，從根本上解決了煤倉運行存在的各種隱患，從而進一步提高了礦井自動化的生產水平。