探究皮帶輸送機(jī)PLC智能控制系統(tǒng)

摘 要：皮帶輸送機(jī)是礦井生產(chǎn)的關(guān)鍵運(yùn)輸設(shè)備。井下皮帶輸送機(jī)工況較差，操作、維護(hù)不便。為有效提高皮帶輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率?；赟7-200 PLC對(duì)皮帶輸送機(jī)進(jìn)行控制，該控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶輸送機(jī)的智能化控制，包括檢測(cè)、保護(hù)、管理等。有利于提高礦井運(yùn)輸效率，降低維護(hù)成本。

關(guān)鍵詞：皮帶輸送機(jī);PLC;智能化;控制

0 引言

在工業(yè)生產(chǎn)中，皮帶運(yùn)輸機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)乎企業(yè)生產(chǎn)效率及安全，而皮帶輸送機(jī)發(fā)生故障成為妨礙皮帶運(yùn)輸機(jī)正常運(yùn)行的主要問題。以礦井開采為例，皮帶運(yùn)輸機(jī)作為主要生產(chǎn)設(shè)備，伴隨開采深度增加，其長度及規(guī)模愈加增大，加之工況較差，給設(shè)備巡檢維護(hù)帶來諸多困難，而皮帶故障率將會(huì)增加，重大故障，甚至?xí)?dǎo)致礦井生產(chǎn)線全停，嚴(yán)重影響開采效率。為此，要重視皮帶輸送機(jī)的狀態(tài)監(jiān)控，確保皮帶運(yùn)輸機(jī)正常運(yùn)行。

1 智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

下位機(jī)是礦井主控遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的核心，其主要組成部件由可編程控制器（PLC）、觸摸控制屏、硬件控制裝置等設(shè)備組成。在自動(dòng)化控制過程中的核心組件為PLC，其在控制系統(tǒng)中主要起到以下作用：

1.1 被測(cè)量信號(hào)的分析和處理

PLC帶有多種功能塊，其中PLC的擴(kuò)展輸入/輸出模塊用于信號(hào)的收集和輸出，傳感器通過變送器、信號(hào)放大器、A/D轉(zhuǎn)換等中間環(huán)節(jié)測(cè)得信號(hào)傳輸?shù)皆撃K。信號(hào)傳入到PLC的CPU中按照事先設(shè)定的程序進(jìn)行分析處理。傳入信號(hào)與設(shè)定信號(hào)進(jìn)行規(guī)定的程序進(jìn)行分析處理。傳入信號(hào)與設(shè)定信號(hào)進(jìn)行規(guī)則性標(biāo)膠轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，從而對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行控制。另一方面，PLC的儲(chǔ)存器可對(duì)收集控制信號(hào)結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)，還可以將控制信號(hào)在操作控制屏上進(jìn)行顯示，便于遠(yuǎn)程調(diào)控。

1.2 電機(jī)啟停自動(dòng)化控制及預(yù)警

經(jīng)過PLC數(shù)據(jù)信號(hào)采集分析處理后，依據(jù)用戶所需控制量的設(shè)定及程序編制，PLC會(huì)作出響應(yīng)，例如：控制信號(hào)或報(bào)警信號(hào)。PLC通過擴(kuò)展輸出模塊將控制信號(hào)輸出到皮帶輸送機(jī)對(duì)其電機(jī)的啟停進(jìn)行控制;而報(bào)警信號(hào)也會(huì)通過輸出模塊將控制信號(hào)傳遞到預(yù)警設(shè)備上對(duì)不同類別的故障進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)警。通過指示燈的閃爍、蜂鳴器鳴叫、屏顯預(yù)警等方式報(bào)錯(cuò)，提示操作人員進(jìn)行及時(shí)處理。

為了能夠?qū)崿F(xiàn)更加智能化的控制，PLC可通過其Modbus通訊功能塊將所需要的控制量數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)創(chuàng)建故障信號(hào)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分析圖表的打印等。

1.3 分站控制系統(tǒng)

PLC是遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，不僅可作為單獨(dú)數(shù)據(jù)處理的控制器，同時(shí)也可以作為控制系統(tǒng)通信的分站?？蛇M(jìn)行多動(dòng)作，將收集處理數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)進(jìn)行復(fù)雜處理;上位可以將控制指令傳輸?shù)絇LC，實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。就地控制和地面控制通信不暢通時(shí)，將PLC作為分站控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程系統(tǒng)的控制，作為中間調(diào)配員，進(jìn)而達(dá)到提高遠(yuǎn)程系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不會(huì)斷流。

2 S7-200 PLC智能控制系統(tǒng)功能

2.1 控制功能

基于S7-200 PLC控制系統(tǒng)的控制功能方便快捷，智能控制系統(tǒng)將輸送方式及控制方式操作選項(xiàng)集成在控制面板中供操作人員選擇。在控制面板中嵌套這操作流程及提示模塊便于人員操作，對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。在啟停系統(tǒng)方面，可由多種方式進(jìn)行控制。由現(xiàn)場(chǎng)情況決定，可通過手動(dòng)和自動(dòng)進(jìn)行控制。自動(dòng)為集中控制方式，集中自動(dòng)，手動(dòng)可分為連鎖手動(dòng)、解鎖手動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)。

2.2 保護(hù)功能

除了可滿足帶式輸送機(jī)電機(jī)多種控制方式外，PLC智能控制系統(tǒng)還可滿足地面集中控制、程序流程控制及井下集中控制和就地控制的需求。自動(dòng)控制是通過計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)程序檢測(cè)，完成對(duì)不同信號(hào)處理，使得系統(tǒng)能夠在故障條件下對(duì)皮帶輸送機(jī)進(jìn)行緊急制動(dòng)，滿足煤炭安全規(guī)程對(duì)皮帶機(jī)保護(hù)的各項(xiàng)措施。針對(duì)皮帶機(jī)易出現(xiàn)的打滑、跑偏等問題提供有效的保護(hù)。

2.3 顯示功能

該系統(tǒng)可直觀地呈現(xiàn)不同帶式輸送機(jī)的運(yùn)行狀況，在主控界面可以明了看到連鎖流程狀態(tài)。對(duì)于輔助設(shè)備有有效的監(jiān)控，如可在監(jiān)控畫面看到輔助設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。在系統(tǒng)狀態(tài)信息功能欄可詳細(xì)地看到帶式輸送機(jī)的運(yùn)行、控制、工作等性能參數(shù)。對(duì)于帶式輸送機(jī)易出現(xiàn)的問題，會(huì)在報(bào)警顯示框進(jìn)行預(yù)警提示，如出現(xiàn)壓煤、跑偏等問題，預(yù)警顯示欄會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的報(bào)警樣式，同時(shí)會(huì)生成報(bào)警記錄。

2.4 語音功能

該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)語音系統(tǒng)報(bào)警提示，當(dāng)故障預(yù)警出現(xiàn)時(shí)，會(huì)通過預(yù)警信號(hào)轉(zhuǎn)換成語音在地面主控室播放。同時(shí)開車前也有相應(yīng)的預(yù)警提示。

2.5 通訊功能

利用攝像頭對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀況進(jìn)行圖像采集，將圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊厥?，及時(shí)直觀地協(xié)調(diào)皮帶輸送機(jī)的控制狀態(tài)。

3 程序設(shè)計(jì)

3.1 控制設(shè)計(jì)

第一，在啟動(dòng)階段，通過間歇性間隔順序且與原煤流動(dòng)反向啟動(dòng)來預(yù)防前一階段原煤的堆積。啟動(dòng)順序：PD-1→（時(shí)隔7S）→PD-2→（時(shí)隔7S）→YV。

第二，在停止階段，按照與原煤流動(dòng)方向一致的間歇性間隔順序停止，會(huì)將皮帶上的殘留煤落下。停止順序：YV→（間隔12S）→PD-2→間隔12S→PD-1。

緊急停止：在緊急制動(dòng)時(shí)，皮帶機(jī)1（PD-1），皮帶機(jī)2（PD-2），電磁閥YV會(huì)全部同時(shí)停止。

故障停止：在工作時(shí)，若M1發(fā)生過載，應(yīng)使皮帶機(jī)1（PD-1），皮帶機(jī)2（PD-2），電磁閥YV同時(shí)停止。若M2發(fā)生過載，應(yīng)使皮帶機(jī)2（PD-2），電磁閥YV同時(shí)停止;皮帶機(jī)1（PD-1）在皮帶機(jī)2（PD-2）停止后延時(shí)10s后停止。

3.2 通訊程序設(shè)計(jì)

第一，可利用STEP7-Micro/Win32編程軟件對(duì)S7-200系列PLC進(jìn)行編程控制，應(yīng)用環(huán)境為WINDOWS。

該軟件編譯環(huán)境完善，可支持用戶離線編程及調(diào)試，也是系統(tǒng)應(yīng)用最基本條件。

第二，利用STEP7-MICRO/Win32的軟件設(shè)置，將PLC與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)交互。具體調(diào)試為在CPU上電前，將CPU前端蓋的模式置為STOP。

第三，窗口右側(cè)顯示編程用個(gè)人計(jì)算機(jī)將通過PC/PPI電纜嘗試與CPU通信，并且本地編程計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址是0。打開PC/PPI Cable（PPI）屬性窗口，對(duì)系統(tǒng)塊內(nèi)的PORT通訊口進(jìn)行設(shè)置。

4 結(jié)語

鑒于我國煤炭能源生產(chǎn)性質(zhì)，采用工控機(jī)和PLC相結(jié)合的智能開采運(yùn)輸系統(tǒng)。與傳統(tǒng)運(yùn)輸系統(tǒng)控制相比，該系統(tǒng)能夠有效地控制帶式輸送機(jī)的工作，能夠?qū)捷斔蜋C(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行集控、管理。

可滿足帶式輸送機(jī)的自動(dòng)化開停，能夠起到高效保護(hù)作用。大大降低了成本，增加了生產(chǎn)效率。對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用有深遠(yuǎn)意義。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

張艷紅（1983- ），女，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)，機(jī)電助理工程師，從事機(jī)電設(shè)備管理工作。