基于PLC的刮板輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張 生,祝龍記

（安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院,安徽 淮南 232001）

0 引言

刮板輸送機(jī)將撓性體作為牽引鏈的一種連續(xù)式機(jī)械，主要應(yīng)用于回采工作面或者順槽等相關(guān)場(chǎng)所。它主要由機(jī)頭部、機(jī)尾部、溜槽、刮板鏈及其附件組成。目前正對(duì)刮板輸送機(jī)進(jìn)行的相關(guān)學(xué)習(xí)和研究主要體現(xiàn)在理論研究相關(guān)方面進(jìn)行仿真，并利用有限元分析法對(duì)輸送機(jī)的鏈條進(jìn)行分析。其所處環(huán)境非常惡劣，所以其工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測(cè)與控制的穩(wěn)定性就顯得尤其重要。隨著近些年對(duì)煤炭開(kāi)采的要求越來(lái)越高，近年來(lái)國(guó)產(chǎn)刮板輸送機(jī)獲得很大發(fā)展，廣泛用于山西等煤炭基地，但其配套的測(cè)量與監(jiān)控技術(shù)還存在一定的不足。所以，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)刮板輸送機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制裝置，對(duì)于提高煤礦井下自動(dòng)化水平具有非常重要的意義。

1 裝置組成

本文所述刮板輸送機(jī)的裝置由監(jiān)控主站和監(jiān)控分站兩部分構(gòu)成，監(jiān)控主站負(fù)責(zé)接收各個(gè)分站發(fā)送過(guò)來(lái)的信息并進(jìn)行處理和將上位機(jī)的控制命令發(fā)送給對(duì)應(yīng)的監(jiān)控分站，監(jiān)控分站主要負(fù)責(zé)采集刮板輸送機(jī)各個(gè)部分的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息和執(zhí)行主站發(fā)送的控制命令。如圖1所示，刮板輸送機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)包括1個(gè)監(jiān)控主站和4個(gè)監(jiān)控分站。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 監(jiān)控分站設(shè)計(jì)

監(jiān)控分站主要用于采集分站周圍的各種傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并且執(zhí)行監(jiān)控主站的控制命令，主要由PLC、顯示屏、鍵盤(pán)、本安電源、防爆箱等部分組成。PLC對(duì)傳感器和鍵盤(pán)傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理過(guò)的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，并且通過(guò)顯示屏在本地顯示。

PLC選擇西門(mén)子的S7-300 ，其穩(wěn)定性好、編程方便，據(jù)相關(guān)測(cè)試，其平均持續(xù)無(wú)故障時(shí)間可達(dá)幾十萬(wàn)個(gè)小時(shí)，并且故障恢復(fù)時(shí)間較短；其采用周期循環(huán)掃描方式的工作方式，數(shù)據(jù)的讀出只占用很短的掃描時(shí)間并且S7-300可以配套各種數(shù)字量和模擬量信號(hào)，安裝和維護(hù)方便。

本文設(shè)計(jì)的監(jiān)控分站可采集8路模擬數(shù)據(jù)輸入信號(hào)，并且可對(duì)4路數(shù)字量信號(hào)進(jìn)行輸出控制。

3 監(jiān)控分站傳感器安裝

監(jiān)控分站與主控制器所連接的傳感器都是本質(zhì)安全型傳感器，復(fù)合國(guó)標(biāo)中的各相規(guī)定，并且都是經(jīng)過(guò)煤安認(rèn)證的安全產(chǎn)品。

系統(tǒng)所采用的傳感器全部為快插型傳感器，傳感器的連接處有接口，在監(jiān)控分站的安裝處有插口，監(jiān)控分站的和傳感器的快插口之間通過(guò)快插電纜連接，方便了系統(tǒng)的安裝與使用。在系統(tǒng)安裝的過(guò)程中，當(dāng)出現(xiàn)連接電纜長(zhǎng)度不滿足實(shí)際要求的情況下，可采用KJ16－2B型電纜連接頭，將快插電纜的長(zhǎng)度延長(zhǎng)。

4 監(jiān)控主站設(shè)計(jì)

監(jiān)控主站分別對(duì)前機(jī)頭監(jiān)測(cè)分站、后機(jī)尾監(jiān)測(cè)分站、前機(jī)尾監(jiān)測(cè)分站和后機(jī)頭監(jiān)測(cè)分站進(jìn)行同步的集中監(jiān)控，采用查詢的方式讀取各個(gè)分站的實(shí)時(shí)信息，并且對(duì)刮板輸送機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況進(jìn)行顯示，監(jiān)控主站主要由工控機(jī)、鍵盤(pán)和顯示器組成。

其鍵盤(pán)采用型號(hào)為K-287的本質(zhì)安全型鍵盤(pán)，具體為65鍵緊湊型觸摸防水鍵盤(pán)，能在保證安全的前提下對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入和控制。

監(jiān)控主站采用穩(wěn)定性好、專業(yè)性強(qiáng)的工業(yè)平板電腦，在該上位機(jī)上安裝組態(tài)王軟件，通過(guò)對(duì)組態(tài)王軟件的編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)分站的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，可實(shí)時(shí)對(duì)刮板輸送機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可通過(guò)鍵盤(pán)查看刮板輸送機(jī)在以往的運(yùn)行狀況進(jìn)行查看，并且可對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)表進(jìn)行打印。

5 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

為了對(duì)上述方案進(jìn)行可行性分析，設(shè)計(jì)并且實(shí)現(xiàn)了機(jī)載監(jiān)控裝置與遠(yuǎn)程集中監(jiān)控的實(shí)際裝置。試驗(yàn)之前對(duì)所有的儀器設(shè)備進(jìn)行檢查，并根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的原理圖連接設(shè)備。其中，垂直機(jī)頭機(jī)載監(jiān)控裝置、平行機(jī)頭機(jī)載監(jiān)控裝置以及機(jī)尾機(jī)載監(jiān)控裝置通過(guò)PROFIBUS總線將其連接在一起。每一個(gè)機(jī)載監(jiān)控裝置上都安裝有油缸壓力傳感器、液位傳感器、流量傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器，其中遠(yuǎn)程集中監(jiān)控裝置和機(jī)頭機(jī)載裝置之間通過(guò)1km的仿真線相連。系統(tǒng)連接時(shí)，要確保機(jī)載監(jiān)控裝置和傳感器之間的連接安全可靠，機(jī)載監(jiān)控裝置之間的連接可靠，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行連接之后要確保系統(tǒng)安全無(wú)誤，才可以進(jìn)行上電實(shí)驗(yàn)。

6 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的基于PLC的刮板輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，可以穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)對(duì)刮板輸送機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，并可進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和報(bào)表打印。該系統(tǒng)已經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的運(yùn)行，運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)化、集成化和智能化的特點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)刮板輸送機(jī)實(shí)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，并可保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，大大提高了煤礦生產(chǎn)的安全性保障。

[1]程軍輝,唐超禮,黃友銳,曲立國(guó),張超超.基于Zigbee和組態(tài)王的通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].煤礦機(jī)械,2014(08):243-245.

[2]張俊勇.基于組態(tài)王的MPS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2010,32(08):167-171.