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

徐欽 從彬

摘 ?要：當(dāng)前，皮帶運(yùn)輸機(jī)已經(jīng)在能源化工企業(yè)中得到了廣泛運(yùn)用，煤炭開采中使用的皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)往往存在設(shè)備多、類型復(fù)雜、物料量大、全線距離遠(yuǎn)等特征，運(yùn)行中如果一條皮帶出現(xiàn)故障會影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，工作人員操作失誤時(shí)還會導(dǎo)致重負(fù)荷啟動(dòng)電機(jī)和物料堆積，因而在自動(dòng)化改造中對皮帶運(yùn)輸機(jī)提出了更高的要求。文章從自動(dòng)化改造的需求入手，提出了基于西門子PLC技術(shù)的煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)，以期提高煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：西門子PLC;煤礦;皮帶運(yùn)輸系統(tǒng);應(yīng)用

中圖分類號：TD634 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）02-0044-02

PLC技術(shù)的出現(xiàn)解決了工業(yè)領(lǐng)域中普遍存在的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性等重要問題，因而在幾乎所有的自動(dòng)化控制領(lǐng)域均得到了普及和發(fā)展。PLC技術(shù)具有編程方便，抗干擾能力強(qiáng)，能在各種惡劣環(huán)境中使用，操作簡單等優(yōu)勢，和傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)比較，也具有明顯的可拓展性和維護(hù)方便等特點(diǎn)。

本文以西門子PLC技術(shù)為例，對PLC技術(shù)在煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行簡要闡述。

1 ?PLC技術(shù)的優(yōu)勢

雖然PLC技術(shù)在不同的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中具有不同的優(yōu)勢和特征，然而從煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)來說，主要有以下優(yōu)勢。

1.1 ?編程簡單，使用方便

使用操作人員容易掌握的梯形圖語言，具有直觀易學(xué)的特點(diǎn)，通過簡單的培訓(xùn)就可基本掌握編程技術(shù)，節(jié)省了企業(yè)培訓(xùn)成本;具有明顯的系列化和模塊化特征，同時(shí)具備各種軟件，因而用戶可以根據(jù)實(shí)際需要靈活組合，只需要在端子上接入需要的輸入和輸出信號。

1.2 ?可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

針對煤礦生產(chǎn)具有粉塵多、距離高壓近、濕度大等特點(diǎn)，皮帶機(jī)裝置以PLC控制器為核心，克服了設(shè)備連續(xù)工作，容易出現(xiàn)故障，且修復(fù)時(shí)間較長等問題。該技術(shù)可以適應(yīng)各種惡劣環(huán)境，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

1.3 ?配置靈活

PLC在組態(tài)系統(tǒng)時(shí)就有極強(qiáng)的靈活性，處理能力強(qiáng)，當(dāng)控制要求發(fā)生變化時(shí)只需改變程序就可以了，因此能靈活的進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同的規(guī)模。

1.4 ?擴(kuò)展性強(qiáng)

PLC具有很強(qiáng)的擴(kuò)網(wǎng)和組網(wǎng)的能力，便于添加新的設(shè)備和皮帶控制，相比傳統(tǒng)的控制節(jié)省了大量財(cái)力和人力，具有更好的適應(yīng)性以及安裝、設(shè)計(jì)、維護(hù)的方便性。

2 ?系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求

本研究中采用的是6條皮帶構(gòu)成的系統(tǒng)，為了便于描述將其編為1#～6#。煤炭中的皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)在啟車時(shí)，是從6#～11#逐次進(jìn)行的，即是從物料的目的地最近的皮帶開始到采集地的皮帶結(jié)束。而停車時(shí)順序恰好相反，即是從1#～6#。傳統(tǒng)方法下，操作是由工作人員依據(jù)現(xiàn)場信號對所有皮帶進(jìn)行啟動(dòng)和關(guān)閉，時(shí)間間隔不易把握且極易出現(xiàn)操作失誤，加大了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。該系統(tǒng)對這一方法進(jìn)行了改進(jìn)，在按下啟動(dòng)按鈕或者停止按鈕后，整個(gè)煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)都能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)延時(shí)或者啟動(dòng)停止。繼電器控制系統(tǒng)下，往往一條皮帶開關(guān)或拉繩開關(guān)動(dòng)作出現(xiàn)偏差，就會導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)停車。為防止出現(xiàn)電機(jī)帶負(fù)荷啟動(dòng)，因而只能由人工對皮帶上的遺留物料進(jìn)行鏟除，以順利啟動(dòng)，嚴(yán)重?fù)p耗人力成本，厭惡生產(chǎn)。PLC控制下的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一條皮帶保護(hù)開關(guān)工作，如果上游皮帶和出現(xiàn)故障的皮帶停車，其下游皮帶仍然能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。等到需要運(yùn)輸?shù)奈锪先窟\(yùn)輸完畢后，可以停止系統(tǒng)查看故障情況，再次啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)只需要對故障皮帶以及上游皮帶物料進(jìn)行清除，由此節(jié)省了人力成本，節(jié)省了生產(chǎn)時(shí)間，對于一些運(yùn)輸系統(tǒng)較為復(fù)雜的效果會更加明顯。

3 ?硬件電路構(gòu)成

根據(jù)上述系統(tǒng)控制要求，可知應(yīng)需要啟動(dòng)、停止、皮帶故障屬于一級復(fù)位等共10個(gè)輸入端口。其中輸出端可以實(shí)現(xiàn)對皮帶電機(jī)主回路的顯示，同時(shí)也可以對皮帶所出顯得故障進(jìn)行顯示，此處需要12個(gè)輸出端口。因而選用輸入/輸出端口數(shù)為18/12的西門子PLC。

在具體的I/O端口接線情況上，輸入端子接線中，編號00端為啟動(dòng)按鈕SBO輸入端，而01、02、03、04、05、06分別為1#～6#的皮帶保護(hù)開關(guān)輸入，其中保護(hù)開關(guān)涵蓋了皮帶跑偏、拉繩以及電機(jī)熱繼電器保護(hù)等幾個(gè)開關(guān)，可以先將在同一個(gè)皮帶上的這幾個(gè)開關(guān)并聯(lián)起來然后再接入到輸入端;07為停止按鈕SB7輸入，08和09則分別為復(fù)位按鈕SB8輸入以及關(guān)閉保護(hù)開關(guān)作用的SA輸入。關(guān)于輸出端子接線上，10ch00、01、02、03、04、05分別為相應(yīng)的1#～6#電機(jī)主回路接觸線線圈的輸出，如果線圈功率較大，而其輸出端子不能完全滿足，則可以通過輸出端對小型電動(dòng)閥實(shí)現(xiàn)間接控制，然后利用電動(dòng)閥觸電對每一皮帶的接觸器實(shí)現(xiàn)控制。另外06、07端分別為1#和2#的故障顯示輸出，而00、01、02、03則分別為3#～6#的故障顯示輸出。

4 ?操作流程

系統(tǒng)在每次操作前應(yīng)首先按下復(fù)位按鈕SB8，然后對所有皮帶的故障輸出指示燈進(jìn)行觀察，如果沒有出現(xiàn)故障顯示，才可以進(jìn)行啟動(dòng)。然后按下啟動(dòng)按鈕SBO，將全部皮帶依據(jù)事先定好的啟動(dòng)順序和延長時(shí)間進(jìn)行啟動(dòng)，具體的延長時(shí)間按照皮帶的長度以及速度進(jìn)行設(shè)定。運(yùn)輸任務(wù)完畢，對設(shè)備進(jìn)行停止時(shí)，應(yīng)當(dāng)按停止按鈕SB7，1#～6#皮帶就會根據(jù)預(yù)定的順序以及延長時(shí)間主次停止。

設(shè)備運(yùn)行中，假設(shè)有皮帶出現(xiàn)保護(hù)開關(guān)動(dòng)作，那么這條皮帶和它上游的皮帶全部會停止，同時(shí)為了防止物料出現(xiàn)堆積，故障指示燈還會對出現(xiàn)故障的皮帶進(jìn)行顯示，但是不會影響下游皮帶的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)操作人員按了停止按鈕SB7后，正在運(yùn)轉(zhuǎn)中的皮帶就會根據(jù)預(yù)先設(shè)好的時(shí)間進(jìn)行延遲停止，按下SB8后，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行皮帶的同時(shí)停止，工作人員對故障進(jìn)行檢查并解決后，將故障皮帶上的物料清理干凈后再次啟動(dòng)設(shè)備。比如3#出現(xiàn)保護(hù)開關(guān)動(dòng)作，那么下游的1#、2#和3#皮帶都會停止，而4#、5#和6#皮帶不會受到影響，可以正常運(yùn)行。此時(shí)，操作人員按下SB7按鈕后，那么4#、5#和6#就會根據(jù)事先設(shè)計(jì)定好的時(shí)間和順序逐漸停止，而如果按下的是SB8按鈕，那么這幾個(gè)皮帶就會出現(xiàn)同時(shí)停止。其中SA的作用是對系統(tǒng)中的保護(hù)開關(guān)功能進(jìn)行解除，而在煤炭運(yùn)輸中，通常情況下應(yīng)對其嚴(yán)禁閉合，以免造成各條皮帶保護(hù)開關(guān)的保護(hù)功能消失。具體設(shè)備操作的流程如圖1所示。

5 ?軟件構(gòu)成

假設(shè)將本文研究中系統(tǒng)的啟動(dòng)——停止延長時(shí)間設(shè)置為：啟動(dòng)過程中從6#～1#各皮帶的間隔時(shí)間分別為3 s，6 s，9 s，12 s，15 s，而停止過程則從1#～6#分別設(shè)置為3 s，5 s，8 s，11 s，14 s。當(dāng)然用戶可以結(jié)合實(shí)際需要來對這些時(shí)間參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整，因?yàn)镻LC技術(shù)中時(shí)間設(shè)置的基本單位為0.1 s，那么實(shí)際運(yùn)用中時(shí)間參數(shù)會比原來設(shè)定的秒數(shù)擴(kuò)大10倍，而在對參數(shù)范圍進(jìn)行調(diào)整時(shí)，只要對程序中#后面的數(shù)字進(jìn)行改動(dòng)就可以實(shí)現(xiàn)。

6 ?結(jié) ?語

基于PLC技術(shù)設(shè)計(jì)的煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)具有安裝接線方便、占用體積小、運(yùn)行安全性高等特點(diǎn)，此外該系統(tǒng)具有較為方便的擴(kuò)展功能，實(shí)際運(yùn)行中可以根據(jù)使用需要對皮帶數(shù)量進(jìn)行增加或減少，軟件部分也能夠依照程序規(guī)律進(jìn)行相應(yīng)修正，而間隔時(shí)間修改更為方便，只需對#后的數(shù)字進(jìn)行調(diào)整即可。單條皮帶運(yùn)輸線路過長時(shí)，需要加大保護(hù)開關(guān)數(shù)量時(shí)，也只需在原來保護(hù)開關(guān)的基礎(chǔ)上進(jìn)行并聯(lián)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張振祥，袁云龍，陳廉清.微小軸承表面缺陷檢測中的自動(dòng)分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程，2010，（5）.

[2] 趙洪亮，王加奎.基于西門子PLC的煤礦井下自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械，2012，（8）.

[3] 高峰.煤礦井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與智能調(diào)度研究[D].濟(jì)南：山東科技大學(xué)，2011，（4）.

[4] 李善林.PLC技術(shù)在煤礦提升機(jī)電控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2013，（5）.

[5] 向六昭.PLC在煤炭分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2012，（3）.