基于S7-300PLC的膠帶機集中控制系統設計

杜惠娜，趙紅鳴

（鶴壁汽車工程職業學院，河南 鶴壁 458000）

基于S7-300PLC的膠帶機集中控制系統設計

S7-300PLC based design of belt machine centralized control system

杜惠娜，趙紅鳴

（鶴壁汽車工程職業學院，河南 鶴壁 458000）

為了滿足工礦行業對多條膠帶運輸機集中控制的要求，設計了一套基于S7-300型PLC的集中控制系統，本文以煤礦原煤運輸為例，詳細介紹了系統的硬件、軟件設計和網絡配置。實際應用中證明，該控制系統實現了顆粒運輸行業的多條膠帶機集中控制的目標，運行可靠，安全穩定。

PLC ；自動控制；膠帶運輸機；集中控制；WINCC

隨著工業自動化的發展，傳統的膠帶運輸機的控制已經滿足不了現代工業的集約化，智能化的需求，在大多數煤礦中，需要多條膠帶運輸機組合，成為一條完整的運輸線，整條運輸線每條皮帶都需要安排司機，進行開停膠帶機，掌握膠帶運輸情況。近年來，以S7-300為控制核心的集中控制系統越來越受到業者的關注，它具備I/O點數多，控制程序靈活，安全性高，且穩定可靠的優點。為此設計了一套基于S7-300系列PLC為核心的膠帶機集中控制系統。

1 控制系統構成

膠帶機集中控制系統主要由膠帶機設備系統、計算機軟件系統、集中控制系統構成。

1.1 膠帶機設備系統

膠帶機設備系統是本文控制系統的主體，它由多條膠帶機搭接而成，每條皮帶機由機頭卸載部分，機尾裝載部分，驅動部分和張緊部分構成。

1.2 計算機軟件系統

計算機軟件系統主要負責運行數據的采集，傳感器數據和動作的采集，各種動力設備運行狀態監控，以圖形動畫的形式現實給集中控制站的操作人員，并具備故障分析，事件記錄，曲線趨勢圖分析，報表打印等功能。

1.3 集中控制系統

集中控制系統采用先進的串行口數字通信現場總線，選用S7-300行PLC構建硬冗余系統，配合低壓電氣開關，膠帶機保護傳感器等設備，構成一套監控，保護齊全的集中控制系統，解決膠帶機必須人員就地操作的問題。

2 集中系統總體方案設計

2.1 控制系統硬件設計

PLC的核心CPU選用了兩套CPU-315-2DP型PLC，此款PLC的功能滿足要求，且穩定性好，配合300PLC的程序進行軟冗余切換，使系統故障停機的可能性降到最小。

選用IM153-2高性能借口模塊，用于在冗余PLC站的下行，組態拓展機架上的I/O模塊

選用SM321/322數字輸入/輸出模塊；選用SM331模擬量輸入模塊。具體硬件結構圖如圖1。

2.2 冗余網絡配置

圖1 PLC硬件組態網絡結構圖

由于煤礦原煤生產的重要性，不能長時間的故障停機，本文設計了高度冗余的系統，計算機采用軟冗余，使用西門子的WINCC，并配置WINCC Redundancy 功能，實現計算機的故障熱切換，如圖2。

圖2 控制系統的冗余網絡配置

2.3 程序編寫

按照工藝流程，以邏輯圖作為軟件編程基礎。分別在主站和備站配置相同的自動控制程序，并在主站和備站分別配置冗余控制字，使任意控制站在進入故障程序執行錯誤時，進行硬件電源硬切換，將故障站斷電，將備用站上電，從而實現軟件程序的冗余，程序編寫主要由開停控制塊、保護程序塊，數據采集/轉換塊，系統功能設計塊、冗余功能塊和數據歸檔區構成。大致的結構如圖3所示。

2.4 計算機軟件設計

控制系統的計算機軟件采用WINCC為平臺開發，此款平臺具備S7-300PLC的通訊驅動，無需二次開發，且具備常用的數據歸檔控件，事件記錄控件和曲線控件，打印控件等，可縮短開發周期，實現整個集控系統良好的人機交互。

3 結語

本文設計的系統分別對PLC和計算機進行了冗余，大大提高了系統運行的可靠性，在實際使用過程中，運行良好，沒有發生過由于PLC新系統產生故障引起的停機。

同時，系統具備的智能化的控制流程，良好的故障分析記錄功能，生產報表打印記錄功能，節約了人力成本減輕了工人的勞動負擔，極大的提高了生產效率，提高了企業的自動化水平。

[1] 王桂榮.機械故障診斷技術簡介[J].電站設備自動化，2006，(04) .

[2] 國家自然科學基金委員會工程與材料科學部.機械工程學科發展戰略報告(2011~2020)[M].北京：科學出版社，2010.

[3] 楊彥利.旋轉機械故障診斷工程師輔助分析系統研究與開發[D]. 大連交通大學，2005 .

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圖3 部分PLC程序塊結構視圖

TP27

1009-797X (2015) 24-0192-03

A

10.13520/j.cnki.rpte.2015.24.078

杜惠娜（1989-），女，助教，本科學歷，研究方向為電氣控制技術。

2015-11-9