多条矿井皮带运输机PLC控制系统的设计研究.pdf

总 第198期 2019年第1 0期 机械管理开发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT Total 198 No. 10, 2019 自动化技术与设计自动化技术与设计 D0110.16525/l4-1134/th.2019.10.104 多条矿井皮带运输机PLC控制系统的设计研究 王王微 霍州煤电集团霍源通新产业投资有限公司旅游开发分公司， 山 西 霍 州031400 摘 要 摘 要 传统的续电器接触器控制皮带机存在可靠性低、 成 本 高 、 工作效率低， 且无法完成对多条皮带机的控 制 ， 因此基于PLC技术提出了控制多条带式输送机运行方法。简单介绍了皮带输送机结构和PLC控制原理， 设 计了 PLC控制系统的硬件结构， 分析了控制系统的软件开发。通过对多条皮带输送机现场应用表明，PLC控制 多条皮带输送机运行优势明显， 为实现矿井机械化、 自动化和智能化奠定了良好基础。 关键词关键词皮 带 机PLC控 制 器 上 位 机 智 能 化 中图分类号中图分类号TD265 文献标识码265 文献标识码A 文章编号 1003-773 文章编号 1003-773X 201910-0247-03 201910-0247-03 引言 在进行煤炭开采的过程中， 传统的皮带运输机 控制方式是通过续电器接触器来控制输送机的电 机 ， 然而这种控制方式可靠性不高， 而且使得带式 输送机进的维修成本较高， 此外， 最大的缺点就是 皮带运输机工作效率低。为了解决上述一系列的问 题 ， 在P L C技术基础上提出了控制多条带式输送机 运行， 希望借助先进的控制技术使带式输送机在运 行过程中能够最大程度地提高运行效率以及提高 运输的安全性，还可以实现自动化的远程控制， 能 够对长距离的运输带进行监控， 还能够较快收集到 各种数据信息。因此， 对于现代化的煤矿生产企业 来说这种智能化P L C控制多条带式输送机运转是 未来发展的方向。 1皮带输送机结构简介 为了快速把井下工作面的煤运往地面，煤矿井 下采用的是连续性运输设备一可伸缩带式的输送 机 ，这种输送机工作原理是通过机尾的相关设备来 使得皮带向前移动达到输送货物的目的。整个皮带 输送机包括驱动设备、 机身、 机头、 自移机尾、 储带设 备以及加载设备等各个部件构成。矿井可伸缩皮带 输送机结构如图1所示。 2 P L C控制原理 多条带式输送机的总长度为1 300 m， 共有6条 矿井皮带输送机。因为整个皮带输送机运行过程中 的环境比较复杂且其他设备较多，为使得多条皮带 输送机运转的安全能够有保障，需要对控制皮带输 送机的系统进行升级优化。 则P L C技术就具有控制 智能化、 自动化和可操作性强等优势， 满足皮带输送 机控制系统升级要求。若每条皮带输送机配置一个 收稿日期收稿日期2019-05-07 作者简介作者简介 王微（1991一 ） ， 女 ， 毕业于中国矿业大学机械电子 工程专业， 助理工程师， 现从事安全生产相关工作。 1一驱动装置;2机 头;3机 身;4一加载装置;5输送带； 6机尾张紧装置;7自移机尾;8张紧装置;9一储带装置 图 1矿用皮带运输机结构简图图 1矿用皮带运输机结构简图 P L C控制器， 不仅占用巷道狭窄的空间， 而且浪费设 备和增加了成本。利 用P L C控制技术[ 2 ] 来对皮带输 送机进行防控， 对设备的温度、 运行方向、 运行速度 等各方面的信息进行实时的检测，完善各项报警信 息 ， 建立完善的控制系统[3]。图2为P L C技术对皮带 输送机控制系统运行模式。 图 2 图 2 PLC对皮带运输机的控制原理对皮带运输机的控制原理 3 P L C控制系统硬件结构 由工业控制计算机、 西 门 子D P接 头 、P L C控制 柜等构成带式输送机的控制系统。P L C控制柜有两 种基本的控制形式，分别是单机控制和集中控制。 在单机控制柜和集中控制柜之间进行连接的是D P 线缆。 整个P L C控制系统分为三个层次，分别是现场 层面、 控制层面和管理层面[4]。 对于管理层面来说， 工 248. 机 械 管 理 幵 发 jxglkfhjh 第3 4卷 控机是其主要的设备，能够对带式输送机进行整体 的控制，并且还将亚控组态王等相关软件安装在工 控机内， 该软件是作为工控机的上位系统而存在的。 利用这种组态软件可以实时的监控到输送带上各种 物体以及设备工作情况，还能够对整个皮带机的工 作进行发送停止的命令，并且还能够对传送带上的 各种信息进行整体的收集和处理。控制程序要接受 信号是通过D P电缆来完成的。与此同时， 控制层需 要对各种信息进行归纳处理。系统的单机控制柜负 责的任务是将各种信息进行传输，根据各种人为设 定的要求来完成数据输送的内容。现场层的主要任 务是将各类型的传输机与人工信号进行整理，并进 行现场情况的收集。 现场从主要有控制输出、 信号监 测以及逻辑运算等C P U，在整个皮带运输过程都可 以实现机械自动化、 智能化。图 3 为P L C控制系统 硬件设施的结构。 DP、、 PROFIBUS- -DP均指不同型号的通讯电缆均指不同型号的通讯电缆 图 3 图 3 PLC控制系统硬件组成控制系统硬件组成 4 P L C控制系统软件结构 4.1 P L C控制软件的开发 整个控制系统需要利用P L C程序来对整个控 制系统发布命令，进而来完成多条带式输送机的整 个运输过程。通过这个系统可以实现运送机的启动 和停止以及故障的自动诊断。下列原则是P L C控制 程序以及集中控制进行运作所必须要遵守的 是需要对应的启动， 在P L C程序控制下一对一 的启动、 运行;二是在系统发出停止命令之后， 能够 顺着煤体等货物运送的方向停止运行。与煤体等货 物运行的方向相反，是为了阻止运送带上的煤体等 货物堆积，进而造成整个系统的崩溃。图 4 所示为 P L C系统软件开发多条皮带运转流程控制。 在此基础上，还应该对带式的皮带输送机进行 稳定性监测。 设计程序中， 首先， 在启动机器时， 整个 系统会被P L C程序对风险预测， 若是运行皮带输送 图 4 图 4 PLC控制软件开发流程逻辑图控制软件开发流程逻辑图 机存在风险,那么就会自动停止所有的设备运行， 如 果P L C程序没有在整个系统中检查到风险的存在， 就会通过相关的程序将监测结果传送到感应中心， 从而启动整个程序。如果输送带存在过紧或者是过 松的缺陷， 那么控制系统也会自动的调整。 对于带式 输送机来说， 其最大的缺陷就是会出现跑偏， 如果跑 偏的角度过大，就会对整个程序的生产效率以及机 械运行的安全造成很大的影响。 因此， 在本设计中采 用的开关是防跑偏的，这个开关设计在带式输送机 的两侧，开关设计的数量根据输送机自身的长度来 确定。监测系统在确认输送带存在较大的跑偏现象 后 ，P L C程序会根据需要发出紧急停止信号,这是为 了防止输送机跑偏而导致的整个程序运行所造成事 故 ， 能够使输送机实现自动报警和停止运行功能， 实 现带式输送机跑偏自动报警和停机功能。 4.2 P L C控制程序的运用 为了实现整个控制的多条皮带输送机远程监控 以及对整个系统运行过程中实时监测与风险防控， 能够使得工作人员可以顺利的得到皮带输送机各种 实时的输送信息。设计研发的P L C控制程序会通过 图形的方式来对各个环节以及不同阶段整个机械运 行的实际情况进行显示，在本设计的上位机界面中 主要是输送机运行以及集控界面。工作者可以利用 便携的手提监控机， 就可以看见P L C控制程序所显 示的内容。而且还可以通过便携式监控机上面的按 钮来对系统运行发布命令，实现对整个器械远程监 控以及远程操作的目的。基 于P L C控制多条皮带输 2019年第丨0期王微多条矿井皮带运输机PLC控制系统的设计研究 249- 送机运输在某矿井下进行了工程实践，实践表明 P L C控制与传统方法控制多条皮带输送机运输具有 以下优点 1 控制皮带输送机工序简单、 维护方便， 减少了 工人人数， 降低了劳动强度， 实现了矿井运输设备自 动化和机械化， 为矿井快速运煤奠定了基础。 2 P L C控制下皮带故障发生率低、运行速度平 稳， 确保了皮带运输的安全性， 提高了矿井生产效率。 5结论 1 皮带输送机主要由驱动设备、 机身、 机头、 自 移机尾、储带设备以及加载设备等各个部件构成。 P L C控制器主要是通过上位机和传感器实现对多条 皮带输送机智能化和自动化控制的。 2 工业控制计算机、 西门子D P电缆、P L C控制 柜等构成多条带式输送机的P L C控制系统。整个 P L C控制系统由现场层面、控制层面和管理层面组 成， 分别对应皮带现场运行信息、 集中控制和上位机 管理。 3多条带式输送机的P L C控制系统软件为亚 控组态王,通过程序开发完成逻辑判断、 分析处理、 执行动作等功能， 应用表明P L C控制多条皮带输送 机运行具有自动化、 运行平稳、 故障率低等优点。 参考文献 [ 1 ] 徐辉， 张学军,李继来.带式输送机控制系统硬件在环仿真测试 系统[J]. 工矿自动化， 2017,43 6 52-55. 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The field application of multiple belt conveyor shows that PLC has obvious advantages in controlling the operation of multiple belt conveyor, which lays a good foundation for realizing mechanization, automation and intelligence of mine. Key words belt conveyor; PLC controller; upper computer; intelligence 上接第1 9 5页） [ 8 ] 卞长弘， 宁培松,王晓滨， 等.矿井监测监控系统综述[J].煤炭企 全与环保,2007,346 76-77. 业管理,20057 62-63. [ 1 0 ]杨世兴.煤矿监测监控系统的现状与发展[J].安防科技，2004 [ 9 ] 周邦全. 煤矿安全监测监控系统的发展历程和趋势[J].矿业安 （5h39-41. 编辑 起靖） Upgrading and Transation of Coal Mine Monitoring and Monitoring System Xie Zhen No.l Coal Mine of Yangquan Coal Industry Group Co., Ltd., Yangquan Shanxi 045000 Abstract The re of the coal mine monitoring device, the drilling field video device, the extraction on-line device and the beam tube monitoring device is introduced, and the application effect is analyzed. The modified coal mine detection and control system has the advantages of low failure rate, high reaction speed and more accurate data statistics. Key words monitoring system; drilling field video monitoring system; extraction on-line monitoring device.