基于PLC西门子S7-200的带式输送机控制系统设计

李 博

（河南龙宇能源机电制修厂，商丘 476600）

基于PLC西门子S7-200的带式输送机控制系统设计

李 博

（河南龙宇能源机电制修厂，商丘 476600）

带式输送机是一种由驱动滚筒带动的输送带，作为一种连续输送的设备，其是现代矿井的主要运输设备之一。尤其是现代化大型的煤矿，煤的运输主要通过输送机来完成。输送机的特点是输送能力大，功耗小，构造简单，对物料的适应性强，便于组成流水生产线，使企业生产过程实现机械化。带式输送机在煤矿及洗煤厂发挥着重要作用，在企业发展采煤机械化、自动化的背景下，带式输送机的自动控制运行显得尤为重要。本文以西门子S7-200可编控制器为例进行输送机系统的编程和设计。

带式输送机 S7-200 可编控制器

1 系统控制要求

以西门子S7-200可编控制器为控制系统的核心，结合若干监测传感器的配合应用，最终构成带式输送机的控制系统。该系统能对输送带的打滑、纵向撕裂、跑偏及电机故障、抱闸故障等进行实时监控，最终实现自动控制运行方式。具体要求如下。

（1）带式输送机跑偏控制。如发生轻度跑偏即触动跑偏限位开关，则进行报警；如果跑偏超过带宽的7%，即触动二次限位开关，则要马上停机。同时，通过人机界面进行跑偏控制监测。

（2）驱动滚筒打滑检测控制。给滚筒上安装矿用打滑开关，通过此开关来检测皮带的打滑。当皮带打滑时，打滑开关接通，立即停机。

（3）速度检测装置控制。实时监测运输带的速度，当速度过低或过高时，停机检查。

（4）输送带纵向撕裂保护装置。当输送带被刺穿时，能通过压力开关输出信号，接通开关，使输送机停机。

（5）物料检测控制。通过电流过载保护开关，检测皮带的负载情况，当皮带在过载的情况下，过载保护开关断开，此时，中间继电器常闭触点接通，进而使输送机停机。

2 系统硬件

2.1 PLC控制器

选用西门子S7-200，CPU为226的PLC可编程控制器。

2.2 监测开关

用于监测和保护的传感器有打滑保护用的开关及安全保护用的纵向撕裂开关、防跑偏开关、速度开关、电流过载保护开关等。

2.3 显示报警设备

计算机和报警电铃等，也可是操控台，上面有事故报警显示灯、仪表及操控按钮等。

3 控制系统的功能

3.1 带式输送机系统工作方式

本计算机监控系统对带式输送机输送线的控制有计算机控制和现场人工控制两种控制方式：计算机控制方式是由计算机上监控系统发出相应的控制指令，实现带式输送机的启动、停止控制及各种工况的监控，通过该种控制达到保护设备的目的；现场人工控制是利用带式输送机上位机的操作按钮，实现其启动和停止，同前一种方式一样，此种方式下保护传感器仍有保护作用和工况监控。

3.2 工况监测

保护传感器主要监测输送带跑偏、打滑和撕裂，同时对带式输送机的过载，皮带速度进行实时监测，在非正常状态下使用输送带的急停。这些监测信息都进入计算机系统，实现工况监测。工况监测有效地保护了带式输送机的运行安全，同时保障了人员的操作安全，避免造成设备安全事故。

3.3 工况显示

工况分5种情况：正常、跑偏报警、打滑报警、撕裂和事故急停。在计算机及上位机上都有带式输送机工况显示，同时在计算机及上位机上都以指示灯的方式在操作上显示运行情况。

3.4 设备管理和运行数据记录

计算机控制系统同时具有设备管理和运行数据纪录功能，可以打印各项实时监控数据。

4 控制系统工作流程

上电初始化，按井上联系按钮，井下隔爆电铃响，按井下应答按钮，井上电铃响，得到开机确认信号；在上位机上操作，按系统启动按钮，系统启动，电机一启动，同时抱闸电机启动，皮带开始运行；在运行过程中，若遇到各种事故信号，系统马上停机，等待检修，检修完毕，再上电初始化，重新启动。

5 控制系统界面设计

基于以上MCGS组态软件介绍及功能要求，利用MCGS组态软件制作带式输送机监控系统界面，建立一个直观易操作的带式输送机控制系统系统控制界面。

（1）西门子PLC S7-200设备属性设置窗口；（2）西门子PLC通道名称及变量建立窗口；（3）设计带式输送机监控系统的界面；在监控主界面上主要实现带式输送机的事故报警显示及系统、电机的控制，在控制时可以选择自动或手动控制电机。（4）实时报警画面；（5）皮带运行画面。

[1]高正中，张仁彦，隋涛，等.西门子S7-200CN PLC编程技术与工程应用[M].北京：电子工业出版社，2010.

[2]程子华，詹永瑞.视频与工控—西门子S7-200PLC应用技术[M].北京：人民邮电出版社，2010.

[3]范志高，简新平，王登高.基于PLC带式输送机控制系统设计[J].煤矿机械刊，2007，（1）.

[4]李建华，杜功儒，刘凯深.基于PLC带式输送机控制系统设计[J].煤矿机械刊，2009，（11）.

表2 Q345B材料胀形试验拟合结果

将胀形试验获取的应力应变曲线与单轴拉伸试验进行对比，二者有显著区别。Q345B材料（名义厚度10mm、20mm、30mm）单轴拉伸试验得到的材料最大等效应变分别为0.129、0.127及0.115，最大等效应力593.67MPa、525.43MPa及539.55MPa，胀形试验得到的等效应变达到0.787，主要原因是它们的应力状态不同，单轴拉伸试验试件主体处于单向应力状态，进入强化阶段后，随着载荷的继续增大，由于没有更多的金属材料参与到塑性流动中，试件发生破坏。胀形试验试件处于双向应力状态，当极顶进入塑性强化阶段时，继续变形需要更大的载荷，但周边的材料仍处于弹塑性阶段，会有更多材料参与到塑性流动中，限制了极顶变形；另一方面，曲率因素在胀形试验中起着重要作用，极顶区域为高应力高应变区，随着载荷增加，极顶胀形轮廓的曲率半径不断减小，极顶的承载能力不断提高，高应变区域会由极顶向外围转移，因而在材料发生断裂前，能够获得更大的应变水平。

参考文献

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[2]马昀晟.微型试样液压鼓胀法测试材料力学性能的研究[D].上海：华东理工大学，2013.

[3]高光藩，丁信伟.侧向受载大变形金属薄膜极限载荷计算的半经验方法[J].工程力学，2004，（5）：116-120.

[4]高光藩，丁信伟.周边夹持大应变金属薄膜变形特性有限元分析[J]．机械强度，2004，（4）： 405-409.

Abstract: Mechanical properties of the material properties of the material to resist deformation and damage other aspects of the external force, its parameters are determined by a t ensile test. Works with traditional uniaxial tensile test method measured by the average value of a range (the range of the extens ometer gauge or s train gauge gate length range), ultimate strain value reaches also too small, and the more practical issues of material in both the stress state. Bulging test method as a twoway tensile tes t, the mechanical properties data obtained over a wide range of strain in the biaxial stress state, is kind of mechanical test methods for evaluating the perform ance of s heet metal and forming properties. Metal slab directly bulging difficult test, we propose a method for removing a metal s lab thicknes s direction portion of the material obtained specimens bulging test method, the drumSwelling test measured the mechanical properties of metals introduced into the slab.

Key words: metal plate, bulging tes t, mechanical properties, finite element analysis, large strain

Design of Belt Conveyor Control System Based on PLC SIEMENS S7-200

LI Bo
(Henan Long Yu e nergy mechanical a nd electrical repair factory,Shangqiu 476600)

Belt conveyor is a conveyor belt driven by the driving roller, as a continuous conveying equipment, which is one of the main transport equipment in modern mines. In particular, the modern large-scale coal mines, coal transportation is mainly through the conveyor to complete. Conveyor is cha racterized by large transmission capacity, small power consumption, si mple structure, strong adaptability to the material, easy to form water production line, so that the enterprise production process to achieve mechanization. Belt conveyor in coal m ine and coal prepar ation plant plays a im portant role, under the background of enterpris e development of coal mining mechanization, automation, automatic control operation of the conveyor belt is particularly important. In this paper, the design and programm ing of the conveyor system are carried out with the SIEMENS S7-200 programmable controller as an example.

belt conveyor, S7-200,Programmable controller

Research Bulging Test the Mechanical Properties of the Metal Slab Based

TANG Xinxin,GE Anjie,YANG Jian,TAN Zhichao
(Changzhou University, Changzhou 213164)