矿井带式输送机PLC智能控制系统.pdf

总第203期 2020年第3期 机械管理开发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT Tot a l 203 No.3, 2020 自动化技术与设计 D0110.16525/j.c nki.c nl4-1134/th.2020.03.088 矿井带式输送机PLC智能控制系统 张晨凯 晋能集团金辛达煤业有限公司，山西 临汾041000 摘要传统输送机控制主要是由继电器装置组成的就地控制，其控制时会出现设备复杂、操作以及维护困难 等问题。现基于S7-200 PLC对带式输送机进行控制，通过PLC下位机控制系统的设计，实现了对输送机工作 的智能化控制，包括检测、保护、管理等。该系统有效提高了矿井运输效率，降低了成本。 关键词带式输送机 S7-200 PLC 智能化控制 中图分类号TP273 文献标识码A 文章编号1003-773X 2020 03-0201-03 1智能控制系统结构及功能 下位机是煤矿主流远程控制系统的核心，其主 要组成部件由可编程控制器PLC、触摸控制屏、硬 件控制装置等设备组成。在自动化控制过程中的核 心组件为PLC,其在控制系统中主要起到以下作用 1.1被测量信号的分析和处理 PLC带有多种功能块，其中PLC的扩展输入/ 输出模块用于信号的收集与输出，传感器通过变送 器、信号放大器、A/D转换等中间环节测得信号传输 到该模块。信号传入到PLC的CPU中按照事先设定 的程序进行分析处理。传入信号与设定信号进行规 则性比较转换成对应的控制信号，从而对硬件设备 进行控制。另一方面,PLC的储存器可对收集控制信 号值进行存储，同时也可将控制信号在操作控制屏 上进行显示,便于远程调控X〕。 1.2电机启停自动化控制及事件预警 经过PLC数据信号采集分析处理后，依据用户 所需控制量的设定及程序的编制，PLC会作出响 应,如控制信号或是报警信号。PLC通过扩展输出 模块将控制信号输出到带式输送机对其电机的启 停进行控制；同理会将报警信号传输到预警设备上 对不同类型的故障进行相应的预警。通过电灯的闪 烁、喇叭的鸣响、屏显红色预警等方式报错，提示人 员及时故障处理。 为了能够实现更加智能化的控制,PLC可通过 其Mod bu s通讯功能块将所需的控制量数据传输到 上位机创建故障信号数据及数据分析图表的打印 等。可对矿井开采进行自能化集中管理,从而提高生 产率。 1.3分站控制系统 PLC是远程操作系统的一个核心环节,不仅可 收稿日期2020-01-08 作者简介张晨凯1987,男，毕业于太原理工大学电气工程 及其自动化专业，助理工程师，研究方向为矿山机电。 以作为单独数据处理的控制器，同时也可以作为控 制系统通信的分站。它可进行多动作,一是将收集处 理数据传输给上位机进行复杂处理，二是上位也可 将控制指令传输到PLC,从而对硬件设备进行远程 操控。在就地控制与地面控制通信不畅时，可将PLC 作为分站控制系统来实现对远程系统的控制，作为 中间调配员，从而提高了远程系统的稳定性,不会断 流。系统整体框图如图1所示。 is tt 地 re 制 T ft SI 制 图1控制系统整体框图 2 S7-200 PLC智能控制系统功能 2.1控制功能 基于S7-200 PLC控制系统的控制功能方便快 捷，智能控制系统将输送方式及控制方式操作选项 集成在控制面板中供操作人员选择。在控制面板中 嵌套着操作流程及提示模块便于人员操作，对设备 进行控制。在启停系统方面，可由多种方式进行控 制。由现场情况决定，可通过自动和手动来进行控 制。其中自动为集中自动，手动可分为连锁手动、解 锁手动、现场手动。 2.2保护功能 除了可满足带式输送机电机多种控制方式外， PLC智能控制系统还可满足地面集中控制、程序流 机械管理开发 j xglkfbj b 第35卷 202- 程控制及井下集中控制和就地控制的需求。自动控 制是通过计算机对系统程序检测，完成不同信号处 理，使得系统能够在故障条件下对皮带输送机进行 紧急制动，满足煤炭安全规程对皮带机保护的各项 措施。针对皮带机易岀现的打滑、跑偏、满仓等问题 提供了有效的保护。 2.3显示功能 该系统可直观地呈现不同带式输送机的运行状 况,在主控界面可以明了看到连锁流程状态。对于辅 助设备有有效的监控，如可在监控画面看到辅助设 备的运行状态。在系统状态信息功能栏可详细地看 到带式输送机的运行、控制、工作等性能参数。对于 带式输送机易出现的问题，会在报警显示框进行预 警提示，如出现压煤、跑偏等问题，预警显示栏会出 现相应的报警样式，同时会生成报警记录。 2.4语音功能 该系统可实现语音系统报警提示，当故障预警 出现时，会通过预警信号转换成语音在地面主控室 播放。同时开车前也有相应的预警提示。 2.5通讯功能 利用摄像头对现场设备状况进行图像采集，将 图像数据传输到集控室，及时直观地协调皮带输送 机的控制状态〔冈。 3系统控制 原煤从漏斗经过两台带式输送机相互协调配合 运煤,分别为皮带机2PD-2与皮带机lPD-lo由 电磁阀YV控制料斗向皮带2供料，皮带1由电动 机1M1控制，皮带2由电动机2M2控制，如图2 3.1控制要求 第一，在启动阶段，通过间歇性间隔顺序且与原 煤流动反向启动来预防前一阶段原煤的堆积。 启动顺序PD-l-时隔7SPD-2-时隔 7StYV。 第二，在停止阶段，按照与原煤流动方向一致的 间歇性间隔顺序停止，会将皮带上的残留煤落下。 停止顺序YV-间隔12SPD-2-间隔 12SPD-1。 紧急停止在紧急制动时，皮带机KPD-1, 皮带机2PD-2,电磁阀YV会全部同时停止。 故障停止在工作时，若Ml发生过载，应使皮 带机KPD-1,皮带机2PD-2,电磁阀YV同时停 止。若M2发生过载，应使皮带机2PD-2,电磁阀 YV同时停止;皮带机lPD-l在皮带机2PD-2停 止后延时10 s后停止。 表1 I/O地址分配 输入设备输入点输出设备输出编号 起动按扭 10.0Ml接触点Q0.0 停止按扭10.1Q0.1M2接触点Q0.1 急停按扭 10.2YVQ0.2 Ml热继电器动断触点10.3 M2热继电器动断触点10.4 3.2控制程序的设计 控制程序如图3所示，其中T37为PD-2的接 通延时定时器,38为YV接通延时定时器;T101为 PD-2断开延时定时器,T101为PD-1断开延时定 时器。 02 Q0.0 /■r-T-o 0.2 10.3 Q0.0 i IT OU Q0.1 O 一TW J IN TOF I 3.3 图3程序逻辑图 通信程序的设计 第一，可利用STEP7-Micro/Win32编程软件对 S7-200系列PLC进行编程控制，应用环境为 WINDOWSo 该软件编译环境完善，可支持用户离线编程及 调试,也是系统应用最基本条件。 第二，利用STEP7-MICRO/WIN32的软件设置， 将PLC与上位机实现交互。具体调试为在CPU上电 前，将CPU前端盖的模式置为STOPo 第三，窗口右侧显示编程用个人计算机将通过 PC/PPI电缆尝试与CPU通信见下页图4,并且本 地编程计算机的网络地址是0。打开PC/PPI Ca ble 2020年第3期张晨凯矿井带式输送机PLC智能控制系统 203 - 图4程序调试图 PPI属性窗口，对系统块内的PORT通讯口进行 设置冋。 4结语 鉴于我国煤炭能源生产性质，采用工控机和 PLC相结合的智能开采运输系统。与传统运输系统 控制相比，该系统能够有效地控制带式输送机的工 作,能够将带式输送机的运行状态进行集控、管理。 可满足带式输送机的自动化开停，能够起到高效保 护作用。大大降低了成本，增加了生产效率。对于实 际生产应用有深远意义。 参考文献 [1] 吴道傑.非电量电测技术[M].西安西安交通大学出版社,2006. 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Th is syst em effect ively improves t h e mine t ra nsport a t ion efficiency a nd red u ces t h e cost . Key words belt conveyor; S7-200PLC; int elligent cont rol 上接第176页 [5]胡晓文.矿井提升机控制系统的自动化改造[J ].机械管理开发， 编辑王瑾 2019,3411192-193；196, Testing and Design of Frequenc y Conversion Speed Regulating System for the Hoist Zhao Zhuanmei Du * erping Coal Mine Mec hanic al and Elec tric al Department, Taiyuan Shanxi 030022 Ab strac t In view of t h e t ra d it iona l h oist speed cont rol syst em energy consu mpt ion, t h e impa ct on t h e syst em, on t h e ba sis of t h e overa ll d esign of t h e h oist syst em, t h e frequ ency conversion speed cont rol syst em a pplied t o t h e origina l h oist cont rol syst em, a nd focu s on t h e frequ ency convert er select ion a nd frequ ency conversion speed cont rol syst em d esign. Th e pra ct ice sh ows t h a t t h e frequ ency conversion speed regu la t ion syst em ca n improve t h e sa fet y a nd st a bilit y of t h e h oist a s well a s get t ing t h e effect of energy sa ving. Key words h oist ; frequ ency conversion speed regu la t ion; energy sa ving; st epless speed regu la t ion; relia bilit y