基于PLC的配煤裝車系統(tǒng)研究

摘要：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，煤炭需求量也不斷加大，煤礦企業(yè)每天輸送的煤炭量至少達(dá)到幾十萬(wàn)噸，由此可以看出，煤礦企業(yè)每天的裝車和卸車以及配煤的任務(wù)非常繁重。文章?lián)藢?duì)配煤裝車系統(tǒng)進(jìn)行了研究，在PLC設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上對(duì)于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞： PLC；配煤；裝車系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TD561 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）18-0034-02

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，煤炭需求量也不斷加大，煤礦企業(yè)每天輸送的煤炭量至少達(dá)到幾十萬(wàn)噸，由此可以看出，煤礦企業(yè)每天的裝車和卸車以及配煤的任務(wù)非常繁重。由于配煤的重點(diǎn)是電液推桿下料速度和列車運(yùn)行速度，裝車的效率直接受到配煤結(jié)果的影響，是基于PLC的配煤裝車系統(tǒng)的主要部分。該系統(tǒng)不僅使裝車的速度得到了提高，而且增強(qiáng)了裝車的可靠性。在確保完成全自動(dòng)配煤作業(yè)的同時(shí)，節(jié)約了人力、物力、財(cái)力，使煤礦企業(yè)的配煤裝車的效率和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到進(jìn)一步提高。

1 配煤裝車系統(tǒng)的構(gòu)成及控制原理

基于PLC的配煤裝車系統(tǒng)主要由PLC控制裝置和電液推桿、電子皮帶秤和牽引絞車、配煤皮帶機(jī)的輸煤和裝皮帶機(jī)的給煤裝置以及位置傳感器和操作臺(tái)等構(gòu)成。其中，整個(gè)配煤裝車系統(tǒng)的控制核心是PLC，牽引絞車由變頻調(diào)速器控制，同時(shí)對(duì)煤車速度進(jìn)行控制。煤通過(guò)裝車皮帶機(jī)輸送到電液推桿中，并由皮帶秤給出相應(yīng)的電壓與電流信號(hào)，隨后煤倉(cāng)中的煤通過(guò)配煤皮帶機(jī)輸送給裝車皮帶機(jī)，速度始終保持約定量。煤車的位置和數(shù)量信息由位置傳感器發(fā)送到PLC，PLC對(duì)配煤皮帶機(jī)的輸煤和裝皮帶機(jī)的啟停進(jìn)行控制，牽引絞車速度的參考值由輸煤量決定。具體工作原理如下圖1所示：

由于系統(tǒng)控制主要是針對(duì)配煤比例和灰分控制來(lái)實(shí)現(xiàn)給煤量，因此，通過(guò)比例數(shù)學(xué)模型，將分灰儀和核子秤安裝在皮帶下，通過(guò)采樣灰分值，結(jié)合各種煤比例參數(shù)和灰分參數(shù)以及裝車經(jīng)驗(yàn)，對(duì)各煤的流量設(shè)定值進(jìn)行計(jì)算，并將煤的成分和灰分以及檢驗(yàn)結(jié)果等信息輸入到上位機(jī)，確定合理的配煤方案，并下達(dá)命令自動(dòng)完成配煤。

2 基于PLC的配煤裝車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 硬件設(shè)計(jì)

在基于PLC的配煤裝車系統(tǒng)中，PLC控制系統(tǒng)主要采用SIMATIC S7200系列，對(duì)操作系統(tǒng)動(dòng)力控制柜和操作臺(tái)以及I/O模塊進(jìn)行控制，CPU則采用266XM。其中，動(dòng)力控制柜由繼電器和接觸器、電流互感器和可編程控制器等組成，并與現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備連接；操作由顯示裝置和觸摸屏、各按鈕和指示燈以及報(bào)警器等組成，I/O模塊則實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，確保各設(shè)備與PLC的數(shù)據(jù)交換和控制牽引絞車。即使在自動(dòng)配煤控制失效的時(shí)候，依然能夠順利完成配煤。由于SIMATIC S7200系列的PLC能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜控制功能，并且性價(jià)比非常高，因此，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。在配煤裝車系統(tǒng)中，不僅具有強(qiáng)大的計(jì)算和控制功能，而且還具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋Ｏ到y(tǒng)中節(jié)點(diǎn)電器被PLC半導(dǎo)體元件所替代，對(duì)系統(tǒng)控制方式的改變只需要對(duì)內(nèi)部控制程序進(jìn)行修改就能實(shí)現(xiàn)。 I/O模塊則利用EM223和EM235擴(kuò)展模塊來(lái)接收配煤現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)信號(hào)與采集現(xiàn)場(chǎng)各檢測(cè)元件，在傳送至CPU的同時(shí)，還接受PLC發(fā)出的輸出命令，對(duì)繼電器和接觸器以及各聲光設(shè)備進(jìn)行控制。其中，送入CPU的電壓轉(zhuǎn)換信號(hào)在經(jīng)過(guò)A/D處理后輸出電流信號(hào)對(duì)電頻器進(jìn)行控制。如下圖2所示：

2.2 程序設(shè)計(jì)

基于PLC的配煤裝車系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和通信協(xié)議將采用RS485接口USS通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)，該通信協(xié)議組成工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)站的方式主要以主從方式為主，其最高波特率為188kb/s。通信數(shù)據(jù)報(bào)文格式如下：

STX為起始字符；LGE為報(bào)文長(zhǎng)度；ADR為占地址碼；BCC為校驗(yàn)字符。而初始化是程序中的主要任務(wù)，對(duì)裝車的方式和列車的車廂數(shù)量與長(zhǎng)度以及速度的初始值等進(jìn)行設(shè)定，給出相應(yīng)的控制變量。同時(shí)，為了調(diào)用各數(shù)據(jù)和程序模塊的實(shí)現(xiàn)，主程序的調(diào)用由各裝車過(guò)程都以子程序模塊提供，并且PLC每隔2秒都會(huì)對(duì)車箱中的煤量進(jìn)行計(jì)算，便于控制牽引絞車速度。由于上級(jí)設(shè)備和下級(jí)設(shè)備之間存在閉鎖功能，啟動(dòng)命令只有通過(guò)集中啟停程序，由下級(jí)設(shè)備啟動(dòng)向PLC發(fā)出，一旦發(fā)生故障或事故，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)停止設(shè)備，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。其中報(bào)警程序是在不影響裝車煤量計(jì)算的情況下，避免裝車皮帶發(fā)生打滑和跑偏的現(xiàn)象，通過(guò)顯示屏顯示故障畫面，PLC記錄故障并進(jìn)行處理和聲光報(bào)警。

3 配煤裝車系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

基于PLC的配煤裝車系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了配煤裝車的自動(dòng)控制。不僅實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行的控制、參數(shù)設(shè)定命令集、數(shù)據(jù)顯示、故障報(bào)警、自診斷功能、保護(hù)設(shè)備等功能，而且保證配煤裝車質(zhì)量等。

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，煤炭需求量也不斷加大，煤礦企業(yè)每天輸送的煤炭量至少達(dá)到幾十萬(wàn)噸，由此可以看出，煤礦企業(yè)每天的裝車和卸車以及配煤的任務(wù)非常繁重。綜上所述，基于PLC的配煤裝車系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了配煤生產(chǎn)的自動(dòng)化，根據(jù)實(shí)際的配煤裝車工藝流程，選擇科學(xué)合理的配煤裝車方式，不僅實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)操作的監(jiān)控，節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)的接線，而且所采用控制器本身具有較強(qiáng)的計(jì)算功能，使編程和調(diào)試等方面更具靈活性，同時(shí)還能夠?qū)?shù)據(jù)操作和通訊功能進(jìn)行兼容，整個(gè)系統(tǒng)抗干擾性和抗震能力強(qiáng)、運(yùn)行性能穩(wěn)定，較易維護(hù)和檢修，大大提高了配煤裝車的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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