煤礦皮帶運輸系統(tǒng)中PLC技術的應用

王曼

摘 要：PLC即可編程邏輯控制器，其由于功能強大、編程簡單，故在工業(yè)生產(chǎn)領域的應用越來越廣泛，逐漸取代了傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制器，隨著微處理器、微型計算機技術的發(fā)展，PLC的功能也更加強大，不僅可以實現(xiàn)基本的繼電器邏輯控制器功能，還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳達、數(shù)據(jù)運算處理等功能，大大提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率。本研究以西門子S7-300PLC為例分析煤礦皮帶運輸系統(tǒng)中PLC技術的實際應用。

關鍵詞：煤礦；皮帶運輸系統(tǒng)；PLC技術

采用 PLC可編程控制程序控制的礦用皮帶，抗干擾本領強，便于維護，易于裝備擴大，開發(fā)周期短，適合于礦用皮帶對自動化的需要。

1 PLC技術的優(yōu)勢

在煤礦皮帶運輸系統(tǒng)中應用PLC技術，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方在：首先，編程簡單、使用方便。PLC采用梯形圖語言，其直觀易學，簡單的培訓即可基本掌握編程技術，且系列化、模塊化特征明顯，其所具備的各種軟件可根據(jù)用戶的實際需求靈活組合，在對應端子上接入對應的輸入及輸出信號即可。其次，可靠性高，具有較強的抗干擾能力。煤礦井下生產(chǎn)環(huán)境十分惡劣，其粉塵大、濕度大，且距離高壓近，而應用PLC控制器可以最大程度上克服惡劣環(huán)境對設備運行的影響，提高系統(tǒng)運行的可靠性及穩(wěn)定性。再次，配置靈活。PLC在組態(tài)系統(tǒng)時靈活性、處理能力均相當強，通過改變程度即可滿足控制變化的要求，故系統(tǒng)配置靈活，可形成不同的規(guī)模。最后，較強的擴展性。PLC的擴網(wǎng)、組網(wǎng)能力十分強大，可根據(jù)實際生產(chǎn)需求添加新的設備及皮帶控制，適應性強，安裝、設計、維護也更加便利。

2 PLC在煤礦井下皮帶運輸系統(tǒng)中的應用

2.1 系統(tǒng)要求

煤礦井下皮帶運輸系統(tǒng)中PLC控制系統(tǒng)需要滿足以下幾項功能需求：首先，要適應煤礦井下惡劣的工作環(huán)境。本研究采用西門子S7-300PLC，其有32路輸入及32路輸出，可靠性高、擴展能力強，且便于維護、具有較強的抗干擾能力。其次，設備啟動、運行、停車等操作要具備較高的可靠性，需根據(jù)實際需求配置專業(yè)的保護傳感器；并且實際生產(chǎn)中要能夠針對突發(fā)情況修改或設定相關參數(shù)。再次，應用PLC可實現(xiàn)設備管理人員的遠程監(jiān)控管理，對整個運煤系統(tǒng)運行狀態(tài)進行遠程監(jiān)視及控制。最后，全面檢測各種故障信號，發(fā)出警報。本研究提出的PLC系統(tǒng)中設置了溫度傳感器、煙霧傳感器、縱撕傳感器、速度傳感器等，其與PLC連接，其在工作過程中感應到異常信號會實時發(fā)送至PLC進行運算分析，并發(fā)出相應的報警信號，以便管理人員及時發(fā)現(xiàn)故障、排除故障，減少故障影響。煤礦井下皮帶運輸機PLC自動控制系統(tǒng)包括兩大模塊，其中信號采集模塊主要通過繼電器及各種傳感器收集系統(tǒng)設備的運行狀態(tài)信號、采集設備的開關量與模擬量信息，信號處理模塊則是在接收到信號采集模塊傳送過來的信號后，應用PLC、人機界面、工控機等對其進行運算與演示。本研究提出一種基于西門子S7-300型控制器的PLC系統(tǒng)。

2.2 PLC控制系統(tǒng)組成

PLC控制系統(tǒng)硬件組成包括地面控制中心、井下皮帶運輸機分站兩個部分：

（1）地面控制中心以綜合操作臺為核心，位于中央控制室。由于系統(tǒng)控制中心與井下各控制點距離較遠，因此可以采用上位機進行遠程監(jiān)控。PLC控制包括自動控制與手動控制兩種。其中自動控制主要是通過操作臺向可編程控制器發(fā)送控制信號，再根據(jù)相關操作實現(xiàn)對皮帶運輸機的啟停控制，并實時監(jiān)控各井下設備運行指標，包括瓦斯?jié)舛取㈦姍C的三相電流、輸出功率、主滾筒溫度、運行狀態(tài)等，以保證對各設備的實時監(jiān)控。手動控制主要是自動控制的補充，主要用于突發(fā)情況的緊急處理?？刂浦行牟僮髋_內部設置有信號轉換器及隔離繼電器，系統(tǒng)設置兩個上機位，采用雙CPU冗余控制系統(tǒng)，即工作主機與備用模塊兩套CPU模塊，通過軟件編程實現(xiàn)兩套CPU模塊的狀態(tài)監(jiān)視及主控權轉移，工作主機發(fā)生故障時備用CPU可代替工作主機保證系統(tǒng)正常運行；需要注意的是，兩套CPU模塊必須型號相同。

（2）井下皮帶運輸要分站。井下控制分站以可編程控制器為核心元件，對皮帶運輸機進行控制，在系統(tǒng)處于集控、就地、檢修的工作狀態(tài)時，通過可編程控制器控制皮帶運輸機。井下各個皮帶運輸機控制分站通過PLC通訊接口與井下Control Net網(wǎng)連接，將分站監(jiān)測信息傳送至地面控制中心，形成一個完整的監(jiān)控網(wǎng)絡，對皮帶運輸機的運行狀態(tài)進行完程監(jiān)控及控制，真正實現(xiàn)井下皮帶運輸機生產(chǎn)運輸系統(tǒng)的綜合自動化控制。按照實際生產(chǎn)需求使用計算機進行編程，再輸入PLC內部，整機調試時對相關參數(shù)做出調整。采用SIMATIC WinCC軟件進行編程，應用Profibus專用電纜與PLC進行無障礙通信。該電纜為雙絞電纜，包括綠色與紅色兩根數(shù)據(jù)線，綠色連接DP接口的管腳8，紅色連接DP接口的管腳3。

3 PLC技術在煤礦井下皮帶運輸系統(tǒng)中的應用效果

本研究所提出的基于西門子S7-300PLC的煤礦皮帶運輸系統(tǒng)，在運行一段時間后系統(tǒng)可靠性高，運行故障率低，大大保證了皮帶運輸系統(tǒng)的正常運行，降低了生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的經(jīng)營效益。系統(tǒng)控制中采用自動、手動控制互相搭配的方法，不僅可以提高系統(tǒng)運行效率，而且減少了設備管理人員的工作負擔。該系統(tǒng)人機交互界面友好，管理人員可及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障。PLC具有非常強大的擴展功能和組網(wǎng)功能，隨著科學技術的發(fā)展，可以根據(jù)實際需求往系統(tǒng)中添加相應的設備，實現(xiàn)皮帶運輸系統(tǒng)的智能化發(fā)展，而無需重新更換一套系統(tǒng)，有效節(jié)省了人力、財力，提高了煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。

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