基于PLC控制的變頻器在自動化生產線中的應用探討

馬方旭

摘要：皮帶運輸機是煤礦生產環節必不可少的運輸載體，也是實現煤炭生產工作正常開展的重要設備。隨著科學技術的進步，皮帶運輸系統的結構及功能也得到了進一步地完善升級。通過引入PLC控制系統，該系統不僅實現了人機交互作業，而且還安裝了保護裝置和故障檢測裝置等多元化的功能模塊，以增強煤炭生產流程的整體管控效果。該篇文章通過引入西門子PLC S7-300系列設備作為經典案例，以此來介紹PLC技術在實際應用中的功能優勢，同時著重闡述該系統的使用技術要領，從而深入開展研究分析。

關鍵詞：西門子PLC;皮帶運輸系統;技術優勢

引言：

德國西門子作為全球知名企業，其產品PLC可編程控制器已經普遍應用于我國多個行業。該系統具有體積輕盈、工作效率高以及安全系數高的特點，而且內置標準化技術體系，極大地提升標準化作業流程，同時還具備超強的網絡遠程通信能力。多種技術優勢作用下，該系統可以幫助企業提升生產效率，節約成本。當前PLC系統已經被用于煤礦皮帶運輸系統中，通過PLC的微電子、數字化等特點幫助煤炭企業實現生產效率的提升，從而實現企業運營收益的增加。

1、PLC 系統的技術優勢分析

1.1編程簡單而且操作容易

PLC系統技術具有梯形圖語言，經過短期培訓即可幫助工作人員迅速熟悉系統并上手開展操作，從而可以幫助企業縮減培訓成本，幫助企業節約開支。除此之外，該系統注重編程的系統化和模塊化，能夠兼容多種軟件，從而便利了使用方進行多種軟件匹配組合，從端子接入可以獲取到更多的輸入和輸出信號。

1.2可靠性和抗干擾性能強

PLC系統具有極強的環境適應能力，因為煤炭生產環境呈現高壓和高濕度的特征，且生產過程中制造了許多粉塵，但該系統未受到惡劣環境影響，保障了皮帶運輸系統的可靠運行。而且，鑒于該系統在皮帶運輸系統中具有關鍵性作用，可以幫助皮帶運輸系統解決掉因持續運轉造成的設備故障問題，極大地節約了修復時間，從而保障煤炭生產可以不間斷地持續工作，提升煤炭生產的工作效率。

1.3系統配置靈活

PLC組態系統具有較強的靈活性和較好的處理能力，因而在系統控制要求發生變化時，系統第一時間接收到變動指令，便能夠通過改變程序從而快速實現系統配置，并按照指示組合成多種適用于生產的配置規模，為企業節省了大量的技術操作時間，同時也減輕了技術工作人員的工作壓力，提升了整體的生產工作效率。

1.4擴網組網擴展性強

PLC系統擁有強大的擴網組網功能，因此可以實現新設備的任意增加，從而增強對皮帶運輸系統的控制能力。相較于以往的皮帶運輸控制系統，該系統極大地減少了在企業人財物方面的成本開支。另外，因為該系統可以兼容各種軟件，適應性強，因此在進行系統組裝、設計和后期維護保養方面也比較簡單，容易操作。這一功能特點，體現了PLC系統的靈活性特點，有利于煤炭生產企業結合實際情況實時開展系統調整，制定更高效的系統，以推動煤炭生產的進度。

2、西門子 PLC 在煤礦皮帶運輸系統中的應用

2.1 項目概況

此文選擇西門子的S7-300系統的PLC系統作為案例進行分析介紹。該系統的軟件方面采用人機交互界面和保護傳感系統，在硬件配置方面，設置了完善的結構框架，涵蓋了皮帶運輸過程中的各個作業環節，較于傳統的皮帶運輸系統，在軟件及硬件方面均具有優勢。

2.2 西門子PLC煤礦皮帶運輸系統

該系統共計包括五部分功能，以下進行詳細說明。首先，該系統內的可編程控制器具有多路輸入和輸出功能，因此在實現整體運輸系統安全可靠性能提升方面具有較大的幫助作用，而且有利于系統擴展能力增強。除此之外，該系統的抗干擾性能可以幫助運輸系統適應條件惡劣的煤礦生產環境。其次，該系統可以依據實際情況配置保護傳感裝備，以其專業化、智能化的特點實現設備的自啟動、運行以及停車各個環節的流程升級完善。再有，該系統還可以根據突發情況及時有效地調整設置操控參數，從而避免運輸風險問題的再次發生。第四，該系統具有遠程操控功能，因此技術人員可以實行遠程操控，監控運輸情況，并可以使用該系統采集、分析并存儲實際運行過程中的運輸數據，實時調整完善生產節奏，從整體上把控運輸系統的運轉。第五，該系統還具有自動檢測功能，可以檢測出潛在的故障信號，幫助技術人員及時排查故障并予以解決，從而防止故障問題擴大化，保障了煤炭生產的安全作業。

2.3 系統構成介紹

我礦主運皮帶和輔運皮帶較多，主井裝載現有兩條主運皮帶進行主系統運煤，但兩條皮帶是各自獨立的皮帶，均由PLC-300進行控制，實行自動化運行，兩條皮帶各自配有煙霧、溫度、縱撕、拉線、跑偏、打滑等保護，將保護編入PLC-300程序段，對皮帶進行保護，減少設備故障，防止事故擴大化，及保護現場維護人員的人身安全，故而能大大地提高生產效率。這種操作模式，規避了傳統人工作業中存在的誤操作情況，從而保障了皮帶系統運輸的可靠性和穩定性，也節省了企業開支。關于該系統的結構配置方面，下一部分內容將會著重闡述該系統的軟硬件配置情況。

3硬件構成

系統硬件配置需要結合實際需求開展，首先明確皮帶運輸系統的需求明細，通常情況下涵蓋啟動、停止及故障等內容。涉及到的系統輸出輸入需要經過皮帶電機主回路和PLC系統一起顯示。PLC為實現兼容效果，特別設計了多個輸出端口。

4軟件構成

西門子的這套PLC系統具有啟動快和穩定性能強的特性，可以結合實際情況調整系統啟動、停止及延長時間。

4.1系統具體操作流程介紹

我礦主井裝載設有兩條皮帶，分為一號二號兩條皮帶皮帶上方有三個煤倉，每個煤倉有四臺給煤機共12臺給煤機，每條皮帶均分6臺給煤機進行給煤運輸。就其中一條皮帶運輸來說，當現場工作人員按下制動模式。PLC-300檢測皮帶機運行條件，當各保護未動作且達到開機條件時，PLC-300通過輸出模塊輸出指令到控制開皮帶機的繼電器，此時繼電器得電吸合，控制真空磁力啟動器的控制電源就得電。皮帶開始運行給煤機運行。根據定量倉噸位的設定，定量倉達到設定噸位后給煤機停。皮帶設有延時，延時到后皮帶停。此處設有皮帶機延時，是為防止皮帶機給煤機同時停帶面壓煤。定量倉稱重后的煤裝到提升箕斗，提升到地面完成系統運煤提煤任務。西門子PLC-300用在皮帶自動化運輸中具有嚴密的邏輯性、可靠性和防干擾性，大大地提高了生產效率和生產任務減少了事故的發生率，同時也保證了設備的安全和現場工作人員的安全，成功地取代了老式的人工啟動皮帶機的操作。

4.2 ?系統特色控制方法

在以上介紹的常規流程基礎上，該系統還具備自動控制、手動控制和檢修方式共計3種特色控制方法。這三種控制方法可依據實際運行情況選擇匹配。拿自動控制做為例子進行說明，該方法主要控制系統運行中的正常停車以及緊急停車動作。在執行兩項任務過程中，系統保護裝置實時進行數據資料的采集工作，同時深入開展對輸入口采集信息的運算分析工作，通過精準的運算分析，得出下一步的操作結論，并發出相關指令進行自動控制操作。而手動控制主要控制系統的啟動、停止以及急停動作。第三種控制方式即檢修方式，一旦該模式啟動，其他兩種控制方式以及保護裝置都會停止作業，這種情況下系統整體處于維修保養的狀態，直到進行故障維修并完成調試管理之后，設備才能再次投入運行使用。

5 結語

西門子PLC系統投入皮帶運輸系統中后，極大地促進了系統整體結構以及應用功能的完善升級，提升了煤炭企業的生產效率。該系統不僅擴展了運輸系統的功能模塊，還增強了煤礦運輸的安全性能和可靠性能，促進了煤炭企業的精益化管理。PLC系統的引入有效縮減了企業成本開支，促使企業實現經濟效益和社會效益的雙贏局面。

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