西門子PLC技術(shù)在煤礦皮帶運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：皮帶運輸機是煤礦生產(chǎn)中的一種常見設(shè)備，也是保證煤礦生產(chǎn)順利進行的關(guān)鍵性設(shè)備。而煤礦皮帶運輸系統(tǒng)則是利用PLC控制系統(tǒng)、人機交互界面、故障檢測裝置、保護裝置等實現(xiàn)的皮帶運輸機控制系統(tǒng)，有助于實現(xiàn)對皮帶運輸機的高效管理。文章在論述PLC技術(shù)特點的基礎(chǔ)上，介紹了西門子PLC技術(shù)在煤礦皮帶運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：西門子；PLC技術(shù)；煤礦；皮帶運輸系統(tǒng)；煤礦運輸 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD634 文章編號：1009-2374（2015）18-0157-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.18.079

1 PLC技術(shù)概述

PLC是可編程邏輯控制器，雖然其問世時間還不長，但因其強大的功能而得到迅猛發(fā)展，已被廣泛應(yīng)用到社會生產(chǎn)各行各業(yè)中，逐漸替代傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制器。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，PLC技術(shù)充分利用微處理器和微型計算機技術(shù)，使得自身功能更加強大，不僅能實現(xiàn)傳統(tǒng)繼電器邏輯控制器的功能，還具有數(shù)據(jù)傳達、數(shù)據(jù)運算處理等功能，將其運用到工業(yè)生產(chǎn)中，大大推動了工業(yè)的發(fā)展。

自微電子技術(shù)被運用到PLC技術(shù)中后，PLC具有了計算機的一些功能，逐漸發(fā)展成為電子計算機工業(yè)控制設(shè)備，其在煤礦的皮帶運輸系統(tǒng)上已得到廣泛應(yīng)用，有效保證了皮帶運輸機的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，保證煤礦生產(chǎn)的順利進行。PLC技術(shù)具有良好的擴展性，能根據(jù)實際需求自由進行系統(tǒng)的擴建，同時維護非常簡單，所有的模塊都能實現(xiàn)帶電的插拔，維護和更換都非常簡單。另外，PLC運用了微電子技術(shù)，具有在線編輯功能，能隨時根據(jù)工藝流程的改變對設(shè)備進行操控。

2 西門子PLC在煤礦皮帶運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 項目概述

煤礦作業(yè)環(huán)境惡劣，根據(jù)運輸?shù)男枨?，采用西門子S7-300系列的CPU315PLC和電腦作為人機交互界面，外接皮帶運輸機的保護傳感器，形成煤礦皮帶運輸系統(tǒng)，其硬件配制結(jié)構(gòu)如圖1所示。

該皮帶運輸系統(tǒng)具有以下五個功能：第一，運用的這款西門子PLC可編程控制器有32路輸入和32路輸出，可靠性高、擴展能力強，且維護簡單、抗干擾能力強，非常適合于本次項目中惡劣的煤礦工作環(huán)境；第二，根據(jù)實際需求給皮帶運輸機配備專業(yè)的保護傳感器，實現(xiàn)設(shè)備的可靠啟動、運行以及停車；第三，該系統(tǒng)能隨時根據(jù)實際生產(chǎn)中出現(xiàn)的突然情況進行相關(guān)參數(shù)的修改或設(shè)定，操作起來非常簡單；第四，操作員坐在電腦跟前直接可以監(jiān)視和控制整個運煤系統(tǒng)的運行情況，非常方便實用，集中指揮控制整個運煤系統(tǒng)；第五，該皮帶運輸系統(tǒng)還能檢測到各種故障信號，并自動做出檢測，便于相關(guān)人員立即發(fā)現(xiàn)故障、排除故障，避免故障的擴大化，保證生產(chǎn)的安全。

2.2 軟件程序設(shè)計

先使用計算機編程，編好之后直接輸入到PLC內(nèi)部，如圖2所示。接著在整機調(diào)試時進行相關(guān)參數(shù)的調(diào)整，使其滿足實際生產(chǎn)需求。在電腦顯示屏上，其采用SIMATIC WinCC軟件進行編程，并利用Profibus專用電纜實現(xiàn)電腦與PLC的無障礙通信。該電纜為屏蔽的雙絞電纜，有2根數(shù)據(jù)線，一道綠色（A）的和一道紅色（B）的，分別連接DP接口的管腳3（B）和8（A）。

2.3 控制方法

本系統(tǒng)的控制方法分成三種：自動控制、手動控制和檢修方式，可根據(jù)實際情況自由選擇。其中：自動控制主要完成正常的啟動、正常停車、緊急停車這幾項任務(wù)。保護裝置在運行中采集數(shù)據(jù)資料，而PLC則對各輸入口采集到的信號進行運算分析，得出準確的判斷，然后發(fā)出指令，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制。手動控制則主要有啟動、停止、急停等。檢修方式啟動時，保護裝置停止運行，此時進行煤礦皮帶運輸設(shè)備的維修、養(yǎng)護、調(diào)試管理等，在這個過程中可以單獨啟動某個設(shè)備。

2.4 保護功能

該系統(tǒng)中安裝了溫度傳感器、煙霧傳感器、縱撕傳感器、速度傳感器等，這些傳感器組成了皮帶運輸機的外部保護系統(tǒng)。傳感器全部接入到PLC上。在實際工作中，一旦這些傳感器感應(yīng)到異常信號，立即就被PLC接收，并進行運算分析，做出相應(yīng)的指令，如發(fā)出故障報警信號，相關(guān)人員立即采取有效措施排查故障、解決

問題。

2.5 效益分析

該煤礦自運用該煤礦皮帶運輸系統(tǒng)后，經(jīng)過3年的運行觀察，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)操作可靠性高，運行故障率低，有效保證了皮帶運輸機的正常穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，皮帶運輸機的故障率大大減少，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。自動方式、手動方式、檢修方式的合理搭配，有效提高了工作效率，減輕了工作人員的工作負擔(dān)。同時，該系統(tǒng)具有較好的人機交互界面，操作管理人員通過電腦顯示屏及時獲取皮帶運輸機運輸現(xiàn)狀，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，做到故障的早發(fā)現(xiàn)、早處理，促進皮帶運輸機的正常穩(wěn)定運行。另外，PLC具有非常強大的擴展功能和組網(wǎng)功能，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可以根據(jù)實際需求往系統(tǒng)中添加相應(yīng)的設(shè)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。

3 煤礦皮帶運輸系統(tǒng)的自動化發(fā)展

隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，皮帶運輸機也逐漸從傳統(tǒng)的繼電器控制轉(zhuǎn)變?yōu)檫\用電控系統(tǒng)控制，逐步提高煤礦生產(chǎn)的自動化水平。近些年來微處理器迅猛發(fā)展，其性能大大提升，皮帶運輸系統(tǒng)中運用微處理器能增加更多功能，有助于皮帶運輸機的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。例如：運用微處理技術(shù)增加語音、操作按鈕、數(shù)據(jù)采集、通信等功能。而PLC是一種最基本的定型產(chǎn)品，其重點在于選型和軟件設(shè)計。目前，煤礦皮帶運輸系統(tǒng)的監(jiān)控需求較大，因此，上位機監(jiān)控功能成為PLC軟件設(shè)計中的重點內(nèi)容。PLC將數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和接口標準作為模塊集成在一起，從而實現(xiàn)通信眾與MCGS、Wince等組態(tài)軟件的靈活搭配。同時，PLC還具有非常好的穩(wěn)定性，能自由實現(xiàn)監(jiān)控程序的連接、使用、修改等，所以已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中運用較為廣泛的新產(chǎn)品之一。從煤礦皮帶運輸系統(tǒng)角度來說，PLC能滿足系統(tǒng)的管理要求，能將物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)運用到系統(tǒng)中，實現(xiàn)皮帶運輸系統(tǒng)的自動化、智能化，不管在對監(jiān)控信息的有效傳輸，還是在緊急情況下系統(tǒng)的自動控制、操作、調(diào)度等，第一時間控制緊急事件的發(fā)展，避免事件的擴大化，PLC都具有非常重要的作用，是目前煤礦皮帶運輸系統(tǒng)中常用的新技術(shù)、新產(chǎn)品。

4 結(jié)語

本文以某煤礦的皮帶運輸系統(tǒng)為例，詳細介紹了該煤礦基于西門子PLC的皮帶運輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和運用效果等，說明西門子PLC在煤礦皮帶運輸系統(tǒng)中具有廣闊的運用空間，可靠性高、擴展性好，在確保煤礦運輸?shù)幕A(chǔ)上有效降低皮帶運輸機的故障率，減少維護管理工作，節(jié)約成本，提高煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。

參考文獻

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作者簡介：張偉（1986-），男，山西懷仁人，山西懷仁中能蘆子溝煤業(yè)有限責(zé)任公司助理工程師，研究方向：機電自動化。

（責(zé)任編輯：陳 倩）