煤矿皮带运输系统中PLC技术的应用

王曼

摘 要：PLC即可编程逻辑控制器，其由于功能强大、编程简单，故在工业生产领域的应用越来越广泛，逐渐取代了传统的继电器逻辑控制器，随着微处理器、微型计算机技术的发展，PLC的功能也更加强大，不仅可以实现基本的继电器逻辑控制器功能，还可以实现数据传达、数据运算处理等功能，大大提高了工业生产的效率。本研究以西门子S7-300PLC为例分析煤矿皮带运输系统中PLC技术的实际应用。

关键词：煤矿；皮带运输系统；PLC技术

采用 PLC可编程控制程序控制的矿用皮带，抗干扰本领强，便于维护，易于装备扩大，开发周期短，适合于矿用皮带对自动化的需要。

1 PLC技术的优势

在煤矿皮带运输系统中应用PLC技术，其优势主要体现在以下几个方在：首先，编程简单、使用方便。PLC采用梯形图语言，其直观易学，简单的培训即可基本掌握编程技术，且系列化、模块化特征明显，其所具备的各种软件可根据用户的实际需求灵活组合，在对应端子上接入对应的输入及输出信号即可。其次，可靠性高，具有较强的抗干扰能力。煤矿井下生产环境十分恶劣，其粉尘大、湿度大，且距离高压近，而应用PLC控制器可以最大程度上克服恶劣环境对设备运行的影响，提高系统运行的可靠性及稳定性。再次，配置灵活。PLC在组态系统时灵活性、处理能力均相当强，通过改变程度即可满足控制变化的要求，故系统配置灵活，可形成不同的规模。最后，较强的扩展性。PLC的扩网、组网能力十分强大，可根据实际生产需求添加新的设备及皮带控制，适应性强，安装、设计、维护也更加便利。

2 PLC在煤矿井下皮带运输系统中的应用

2.1 系统要求

煤矿井下皮带运输系统中PLC控制系统需要满足以下几项功能需求：首先，要适应煤矿井下恶劣的工作环境。本研究采用西门子S7-300PLC，其有32路输入及32路输出，可靠性高、扩展能力强，且便于维护、具有较强的抗干扰能力。其次，设备启动、运行、停车等操作要具备较高的可靠性，需根据实际需求配置专业的保护传感器；并且实际生产中要能够针对突发情况修改或设定相关参数。再次，应用PLC可实现设备管理人员的远程监控管理，对整个运煤系统运行状态进行远程监视及控制。最后，全面检测各种故障信号，发出警报。本研究提出的PLC系统中设置了温度传感器、烟雾传感器、纵撕传感器、速度传感器等，其与PLC连接，其在工作过程中感应到异常信号会实时发送至PLC进行运算分析，并发出相应的报警信号，以便管理人员及时发现故障、排除故障，减少故障影响。煤矿井下皮带运输机PLC自动控制系统包括两大模块，其中信号采集模块主要通过继电器及各种传感器收集系统设备的运行状态信号、采集设备的开关量与模拟量信息，信号处理模块则是在接收到信号采集模块传送过来的信号后，应用PLC、人机界面、工控機等对其进行运算与演示。本研究提出一种基于西门子S7-300型控制器的PLC系统。

2.2 PLC控制系统组成

PLC控制系统硬件组成包括地面控制中心、井下皮带运输机分站两个部分：

（1）地面控制中心以综合操作台为核心，位于中央控制室。由于系统控制中心与井下各控制点距离较远，因此可以采用上位机进行远程监控。PLC控制包括自动控制与手动控制两种。其中自动控制主要是通过操作台向可编程控制器发送控制信号，再根据相关操作实现对皮带运输机的启停控制，并实时监控各井下设备运行指标，包括瓦斯浓度、电机的三相电流、输出功率、主滚筒温度、运行状态等，以保证对各设备的实时监控。手动控制主要是自动控制的补充，主要用于突发情况的紧急处理。控制中心操作台内部设置有信号转换器及隔离继电器，系统设置两个上机位，采用双CPU冗余控制系统，即工作主机与备用模块两套CPU模块，通过软件编程实现两套CPU模块的状态监视及主控权转移，工作主机发生故障时备用CPU可代替工作主机保证系统正常运行；需要注意的是，两套CPU模块必须型号相同。

（2）井下皮带运输要分站。井下控制分站以可编程控制器为核心元件，对皮带运输机进行控制，在系统处于集控、就地、检修的工作状态时，通过可编程控制器控制皮带运输机。井下各个皮带运输机控制分站通过PLC通讯接口与井下Control Net网连接，将分站监测信息传送至地面控制中心，形成一个完整的监控网络，对皮带运输机的运行状态进行完程监控及控制，真正实现井下皮带运输机生产运输系统的综合自动化控制。按照实际生产需求使用计算机进行编程，再输入PLC内部，整机调试时对相关参数做出调整。采用SIMATIC WinCC软件进行编程，应用Profibus专用电缆与PLC进行无障碍通信。该电缆为双绞电缆，包括绿色与红色两根数据线，绿色连接DP接口的管脚8，红色连接DP接口的管脚3。

3 PLC技术在煤矿井下皮带运输系统中的应用效果

本研究所提出的基于西门子S7-300PLC的煤矿皮带运输系统，在运行一段时间后系统可靠性高，运行故障率低，大大保证了皮带运输系统的正常运行，降低了生产成本，提高了企业的经营效益。系统控制中采用自动、手动控制互相搭配的方法，不仅可以提高系统运行效率，而且减少了设备管理人员的工作负担。该系统人机交互界面友好，管理人员可及时发现系统故障。PLC具有非常强大的扩展功能和组网功能，随着科学技术的发展，可以根据实际需求往系统中添加相应的设备，实现皮带运输系统的智能化发展，而无需重新更换一套系统，有效节省了人力、财力，提高了煤矿生产的经济效益。

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