基于S7—300PLC的帶式輸送機(jī)運(yùn)輸集控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)故障診斷功能設(shè)計(jì)

馬平++丁宇輝++王春杰

摘 要：針對(duì)礦井皮帶在線監(jiān)控系統(tǒng)，由于硬件或現(xiàn)場(chǎng)特殊情況出現(xiàn)皮帶不能正常開啟或關(guān)閉現(xiàn)象，控制人員不能及時(shí)排查問題，提出了一種基于S7-300PLC的礦井集控系統(tǒng)故障診斷功能的設(shè)計(jì)方案。功能采用在軟件編程的過程中，增加對(duì)過程中判斷各參數(shù)監(jiān)視記錄功能，并通過組態(tài)軟件提示，使系統(tǒng)控制人員隨時(shí)了解皮帶在運(yùn)作的時(shí)候出現(xiàn)的各種故障原因。實(shí)際應(yīng)用表明，該功能可有效保證系統(tǒng)在出現(xiàn)故障的時(shí)候，快速判斷問題所在，并進(jìn)行分析調(diào)整。

關(guān)鍵詞：礦井皮帶集控系統(tǒng) 故障診斷 PLC 在線監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TD528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）03（b）-0111-02

隨著煤炭行業(yè)高產(chǎn)高效的發(fā)展，礦井高效生產(chǎn)問題已成為制約煤炭行業(yè)的關(guān)鍵因素，皮帶運(yùn)輸機(jī)作為一種連續(xù)輸送物料的搬運(yùn)機(jī)械，主要用來輸送塊狀、粒狀物料，它的運(yùn)作安全直接影響到礦井的生產(chǎn)效率和安全，因此對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的研究具有重要的意義。特別是在皮帶運(yùn)輸過程中發(fā)生的一系列跑偏、堆煤、撕裂、煙霧、打滑，超溫灑水等故障，不能及時(shí)排查診斷，這種情況下，工作的安全可靠性將會(huì)對(duì)礦井生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。現(xiàn)階段，平煤集團(tuán)中的一些礦井正在開展皮帶房自動(dòng)化建設(shè)工作，致力于實(shí)現(xiàn)在地面對(duì)皮帶實(shí)際操作情況進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，然而，通常情況下運(yùn)用遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的方式難以直觀化對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況有一個(gè)全面化了解。有的時(shí)候盡管是增加了現(xiàn)場(chǎng)化的監(jiān)視攝像頭，但是依然會(huì)存在皮帶開啟過程中開不了或者是難以在相對(duì)較短的時(shí)間之內(nèi)明確實(shí)際原因的問題，最終對(duì)安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。所以，在此背景之下，作者設(shè)計(jì)了基于S7-300PLC的礦井皮帶集控系統(tǒng)故障診斷功能，運(yùn)用這個(gè)功能開展工作的時(shí)候，能夠就皮帶控制流程相關(guān)設(shè)備信號(hào)參數(shù)以及具體反饋情況加強(qiáng)判斷，若存在影響皮帶正常開啟因素的時(shí)候，可以對(duì)現(xiàn)有現(xiàn)狀與設(shè)備運(yùn)行情況實(shí)施科學(xué)化儲(chǔ)存，然后運(yùn)用上位機(jī)組態(tài)軟件開展有效讀取與查詢工作，有助于精確判斷所開啟的相關(guān)流程當(dāng)中哪一個(gè)環(huán)節(jié)存在問題，或者是哪一個(gè)機(jī)械設(shè)備所提供的反饋信息沒有達(dá)到相關(guān)條件，最終對(duì)現(xiàn)場(chǎng)故障實(shí)施有效判斷，降低皮帶維修停止時(shí)間，從根本上提升煤礦生產(chǎn)效率。

1 系統(tǒng)功能

平煤一礦有24條皮帶，以往對(duì)于操作皮帶的控制模式就是就地分臺(tái)控制，基本無傳感器保護(hù)，這種操作模式已經(jīng)落后于現(xiàn)在科技型的工業(yè)生產(chǎn)，而且一旦出現(xiàn)故障，排查困難，很難及時(shí)有效地排除問題，耽誤了工業(yè)生產(chǎn)。為保障有效的工作，需要對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化改造，以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的自動(dòng)診斷功能，系統(tǒng)具備如下功能。

（1）全自動(dòng)聯(lián)動(dòng)控制：實(shí)現(xiàn)整個(gè)皮帶按照煤流集中開停作業(yè)，實(shí)現(xiàn)一鍵開停整條煤流運(yùn)作。

（2）手動(dòng)控制功能：皮帶之間存在閉鎖關(guān)系，針對(duì)單條皮帶進(jìn)行手動(dòng)開關(guān)作業(yè)，但開啟的順序有一定的規(guī)定，必須按照煤流設(shè)定開停作業(yè)。

（3）檢修控制功能：皮帶單條開停，沒有閉鎖關(guān)系，不限制操作順序，方便皮帶檢修時(shí)作業(yè)。

（4）流程監(jiān)控功能：對(duì)皮帶控制過程進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控皮帶操作中的狀態(tài)，判斷皮帶運(yùn)行的當(dāng)前狀態(tài)。

2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)原則要求，選用西門子S7-300系列PLC作為礦井皮帶集控系統(tǒng)的控制核心，利用數(shù)字量輸入模塊的DI/DO口采集現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)量以及模擬量，即皮帶的電機(jī)啟動(dòng)、電機(jī)停止等信號(hào)，利用模擬量輸入模塊AI/AO采集現(xiàn)場(chǎng)的模擬量，即電機(jī)的電機(jī)電壓、電流、急停故障等信號(hào)。采用西門子網(wǎng)絡(luò)模塊進(jìn)行和上位機(jī)通訊，診斷分析核心模塊如圖1所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

地面遠(yuǎn)控系統(tǒng)的運(yùn)行便于實(shí)時(shí)監(jiān)視皮帶的詳細(xì)參數(shù)以及故障報(bào)警信息，便于操作人員能夠根據(jù)組態(tài)界面高效、準(zhǔn)確地判斷皮帶的運(yùn)行狀態(tài)。

遠(yuǎn)控系統(tǒng)使用GE公司的IFIX5.0組態(tài)軟件開發(fā)，有著相對(duì)較強(qiáng)的圖符以及設(shè)備硬件驅(qū)動(dòng)功能，可以在SI7驅(qū)動(dòng)配置之下，實(shí)現(xiàn)西門子300PLC的便捷連接，進(jìn)一步開發(fā)出相對(duì)靈活以及高效化的界面，并推動(dòng)其在工控行業(yè)當(dāng)中的有效使用。

借助IFIX組態(tài)軟件所具有的事件調(diào)度功能，可以對(duì)皮帶運(yùn)行期間的相關(guān)故障參數(shù)變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，若是參數(shù)出現(xiàn)了不同程度上的變化，則需要將其及時(shí)插入到SQL數(shù)據(jù)庫(kù)，并做好詳細(xì)記錄。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)平煤一礦井下目前皮帶設(shè)備信息進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)研究了井下皮帶集控系統(tǒng)。

（1）建立了以西門子S7-300PLC為核心的皮帶集控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了皮帶設(shè)備的自動(dòng)控制和設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

（2）通過組態(tài)IFIX軟件開發(fā)了一套皮帶集控系統(tǒng)監(jiān)控界面，實(shí)時(shí)查看井下皮帶的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，快速對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)地處理。

（3）實(shí)現(xiàn)了皮帶操作的過程監(jiān)控，控制員能夠及時(shí)掌握運(yùn)行情況，當(dāng)過程中出現(xiàn)問題，系統(tǒng)自動(dòng)提示故障所在，減少故障停車時(shí)間。

煤礦的運(yùn)輸系統(tǒng)對(duì)保證礦井的正常生產(chǎn)起著非常重要的作用。該集控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了平煤一礦皮帶控制自動(dòng)化，提高了對(duì)皮帶的使用效率，減少了維護(hù)時(shí)間，提高了運(yùn)輸系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和控制水平。皮帶的操作在地面監(jiān)控室中進(jìn)行，以先進(jìn)的國(guó)際化工業(yè)軟件IFIX組態(tài)軟件為平臺(tái)顯示在電腦屏幕上，通過對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和智能判斷，分類提示給控制人員，大大提高了管理水平，改善了工作環(huán)境，有效合理地利用了現(xiàn)代化信息資源對(duì)工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行輔助生產(chǎn)，改善了生產(chǎn)線冗長(zhǎng)，操作不便利的現(xiàn)狀，積極響應(yīng)國(guó)家推進(jìn)節(jié)能減排的號(hào)召。

參考文獻(xiàn)

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