皮带运输机PLC自动控制设计研究

２０１５年第７期（总第１１８期）　ＥＮＥＲＧＹ　ＡＮＤ　ＥＮＥＲＧＹ　ＣＯＮＳＥＲＶＡＴＩＯＮ　缸；ｊＩ占　稚　２０１５年７月　皮带运输机ＰＬＣ自动控制设计研究　苏　云　江　（阳煤集团山西宁武榆树坡煤业有限公司，山西阳泉０４５０００）　摘要：皮带运输机ＰＬＣ自动控制系统实现了煤矿井下皮带运输机自动化控制，并对皮带运输机的工作状态进行监控．　及在皮带运输机出现故障时发出报警信号。介绍了皮带运输机ＰＬＣ自动控制系统硬件与软件设计、工作原理和程序流程。　关键词：皮带运输机；ＰＬＣ；自动控制　中图分类号：ＴＢ４８６＋．３　文献标识码：　Ａ　文章编号：　２０９５—０８０２一（２０１５）０７—０１２０—０２　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ＰＬＣ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｂｅｌｔ　Ｃｏｎｖｅｙｏｒ　ＳＵ　Ｙｕｎｊｉａｎｇ　（Ｎｉｎｇｗｕ　Ｙｕｓｈｕｐｏ　Ｃｏａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．ｏｆ　Ｓｈａｎｘｉ，Ｙａｎｇｑｕａｎ　Ｃｏａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｙｒ　Ｇｒｏｕｐ，Ｙａｎｇｑｕａｎ　０４５０００，Ｓｈａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ＰＬＣ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｂｅｌｔ　ｃｏｎｖｅｙｏｒ　ｃａｎ　ａｃｈｉｅｖｅ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ　ｂｅｌｔ　ｃｏｎｖｅｙｏｒ，ｍｏｎｉｔｏｒ　ｉｔｓ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｅｎｄ　ｏｕｔ　ａｌａｒｍ　ｓｉｇｎ￣ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｖｅｙｏｒ　ｂｅｌｔ　ｗａｓ　ｉｎ　ｆａｉｌｕｒｅ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎ￣ｏｄｕｅｅｄ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ａｎｄ　ｓｏｈ—　ｗａｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ，ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｐｍｇｒａｍ　ｆｌｏｗ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｅｌｔ　ｃｏｎｖｅｙｏｒ　ＰＬＣ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃｏｎ￣ｏ］ｓｙｓｔｅｍ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｂｅｌｔ　ｃｏｎｖｅｙｏｒ；ＰＬＣ；ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌ　０引言　大型煤矿井下煤炭运输主要是由皮带运输机完　成，随着煤矿生产发展，现代化大型矿井已在煤炭生　产中占有主要地位，皮带运输机在煤矿设备中的地位　越来越重要。虽然现在皮带运输机在质量和性能上已　能满足井下生产要求，但随着煤矿生产对自动化程度　要求越来越高，对皮带运输机已提出了更高要求，所　以必须设计质量可靠、性能完善、技术先进的皮带运　输机自动控制系统，以实现皮带运输机的自动化控制　和保护。现在皮带运输机控制系统没有实现逆煤流闭　锁、顺煤流启动的顺序功能；皮带运输机和采煤机之　间的启动协调性不足；皮带运输机故障诊断方面功能　不足【　。　装置不再需要制作，使用时只需设计程序即可满足不　用要求。ＰＬＣ使用的是梯形图编程语言，与传统接触　器控制电路相似，容易掌握。其输入输出功能比较完　善，不仅可逻辑化控制大量开关，还可进行各个电路　的运算和控制。在输人输出方面，其可很方便地与各　种类型接口连接『３１。　２控制系统组成　皮带运输机ＰＬＣ自动控制系统主要包括信号采集　和信号处理两大系统。信号采集系统的功能主要是收　集电机启停状态、皮带撕裂打滑等信号，采集设备的　开关量与模拟量信息，该功能的实现主要是由继电器　与各种传感器完成。信号处理系统的功能主要是负责　信号的运算与显示，该系统主要由ＰＬＣ、人机界面、　工控机等组成。　１　ＰＬＣ控制技术在煤矿井下的应用　在以ＰＬＣ（可编程逻辑控制器）为基础的控制系　统中，电路开关动作基本都由半导体电路实现，ＰＬＣ　在设计时考虑了各种工作环境，保证了ＰＬＣ在各种条　可控编程控制器选用的是西门子公司生产的　Ｓ７—２００型控制器，该ＰＬＣ能适应井下恶劣的工作面环　境，对井下其它用电设备的抗电磁干扰能力强，工作　可靠性高，配置比较灵活。ＰＬＣ选用的ＣＰＵ是ＣＰＵ２２６，　件下都能可靠工作。ＰＬＣ已模块化与系列化，产品用　户在使用时可根据自身要求对其进行灵活设置，硬件　收稿日期：２０１５—０２—１５　作者简介：苏云江，１９７３年生，男，河北邢台人，１９９８年毕业　于山西煤炭职工联合大学煤矿机电专业，助理工程师。　・该ＰＬＣ以ＥＭ２３　１模拟量输入模块作为扩展模块。ＰＬＣ的　功能主要是对现场各种信号进行收集，通过程序对收　集到的信号进行运算，并根据运算结果控制设备启　停，同时把信号传输给上位机，实现了对皮带运输机　的实时监控。控制系统的硬件组成主要包括工控机、　ＰＬＣ、输入模块。控制系统的软件组成主要包括ＰＬＣ　１２０・　２０１５年第７期　苏云江：皮带运输机ＰＬＣ自动控制设计研究　２０１５年７月　控制程序与组态软件，软件程序包括系统控制和系统　保护两部分，系统控制的功能主要是对给煤机、皮带　运输机、振动筛实现顺序控制，系统保护的功能主要　是对皮带的打滑、跑偏、撕裂等情况实现报警。控制　系统硬件组成如图１所示，图１中ＰＰＩ指传输总线。　图１控制系统硬件结构图　３软件设计　控制系统软件（见图２）主要由控制功能与人机　界面两部分构成。控制功能是通过对ＰＬＣ编程来实现，　负责控制运输机和给煤机的顺序启动；１　运输机和２　运输机的控制启停；在设备出现故障时发出报警信　号，并对故障进行处理。人机界面由ＷＩＮＣＣ６．０组态软　件实现。组态软件可将ＰＬＣ采集到的信号进行处理，　并以声音、动画、图像等形式将现场设备信息呈现给　控制人员。　带式输送机控制系统　系统控制ｌ　ｌ系统保护　给　煤　机　￣１　１￣１　２．Ｉ　Ｉ恭ｌＩ　Ｉｌ　Ｉｌ　ｌＩ釜　图２控制系统示意图　４系统工作原理　４．１操作方式　ａ）自动操作方式。自动控制方式是由ＰＬＣ程序与　组态软件实现的，控制员通过工控机来控制设备启　停。当系统转变为自动控制时，系统可按照程序设定　顺序自动控制皮带运输机启停，且可对采集到的信号　进行分析运算，根据分析运算结果来实现互锁和报警　功能。在设备发生故障或发生事故时，系统可自动停　机，并发出报警信号。同时设备故障情况会在组态系　统中存储，技术人员可根据存储的故障信息分析设备　故障原因。系统在紧急情况时可启动紧急停车，可在　紧急时刻停止所有设备；ｂ）手动操作方式。在手动操　作方式状态下，控制人员可对任一设备控制启停。系　统对每条皮带运输机设置互锁和解锁状态。互锁状态　时，控制人员可按照设定的顺序对每条皮带运输机实　现启停动作。在解锁状态下，控制人员可不按照顺序　控制皮带运输机的启停。　４．２启动方式　设备启动方式有带煤启动和正常启动两种方式。　在皮带运输机上无煤时启动１　运输机，然后启动给煤　机，在１　运输机把煤输送到２　运输机时，２　运输机启　动，此种启动方式可避免２＃运输机空转，称为顺煤流　启动。在皮带运输机上有煤时，先启动２帔带运输机，　再启动１　皮带运输机，之后启动给煤机，称为逆煤流　启动。　４－３变频控制　皮带运输机的电机实行变频控制，电机软启动与　停止可通过变频器实现，减少皮带运输机电机启停时　对电网的冲击。变频器与ＰＬＣ通讯，通过ＰＬＣ可实现　控制皮带运输机恒速转动。　４．４检测保护　为保护系统工作安全，系统对皮带运输机与电机　可实时监控与保护。在皮带运输机两端和每隔４０　ｍ的　位置安设一对跑偏开关，在发生一级跑偏时可发出报　警，在发生二级跑偏时可故障停车；皮带运输机每隔　４０　ｍ安设拉线开关，出现故障时紧急停车，确保人员　设备安全。可通过ＰＬＣ和变频器连接来实现对皮带运　输机电流与温度的实时监测，在电机电流或温度过大　时，设备停止运行，系统对故障进行处理，保护皮带　运输机电机。此外，系统还设置了烟雾、撕裂等其它　传感器来监测皮带运输机运行状态。　５　结语　分析了现今煤矿井下皮带运输机存在的问题，阐　述了控制系统组成和软件设计，并对自动化控制系统　的各项功能进行了详细说明。本自动化控制系统的实　施可实现皮带运输机的自动化控制，实现了互锁、跑　偏、打滑等事故的报警功能，提高了煤矿井下自动化　生产水平，并在提高了煤炭运输效率的同时，确保了　人员设备安全，经济和社会效益巨大。　参考文献：　［１］盛志明．井下带式输送机远程控制系统［Ｊ］．矿山机械，２００８　（８）：９１－９４．　［２］李翠兰．西门子ＰＬＣ在煤矿带式输送机运输控制系统中的　应用［Ｊ］．煤矿机械，２００４，２５（８）：９５—９６．　［３］杨永刚．ＰＬＣ技术在自动传输系统中的应用［Ｊ］．机电一体化，　２００４（５）：７２－７３．　（责任编辑：高志凤）　・１２１・