西门子PLC技术在煤矿皮带运输系统中的应用研究

张志光

（上海振华重工电气有限公司，上海 200000）

德国西门子公司所生产的PLC（Programmable Logic Controller）可编程控制器目前在我国各个行业领域中均有应用，它体积小、工作速率高、同时拥有标准化的技术体系和强大的网络远程通信能力，而且它的安全等级高，可在工业生产中提高生产效率，降低生产成本。目前在煤矿企业的皮带运输系统中，我们也能看到西门子PLC系统的身影，它能借助PLC良好的微电子、数字化、信息化、智能化、自动化等多种优势属性来提高煤矿生产效率，为煤矿企业创造更大经济利益。

1 PLC系统的技术优势分析

在现代化煤矿企业的生产进程中，PLC系统的技术优势无可比拟，比如它在煤矿皮带运输系统中的应用优势就非常大，具体可体现在以下4点。

1．1 编程简单且操作方便

PLC系统技术能够为皮带运输系统操作人员提供梯形图语言，这种语言由于非常直观所以易于掌握，通过短期培训就能将其全部变成技术内容，可为企业节约大量的技术培训成本。而且PLC系统在编程方面非常强调系统化与模块化特征，同时兼容各种软件，这也为用户提供了更多灵活组合，为端子接入提供大量必要的输入与输出信号。

1．2 高可靠性与强抗干扰能力

煤矿生产中必然会产生大量粉尘，且它具有高压、高湿度等特点，而皮带运输系统主要以PLC为核心，它能很好克服传统皮带运输系统连续工作且容易出现故障、修复时间长等问题。而且PLC系统能够适应各种恶劣不良环境，对提高系统运行可靠性非常有利。

1．3 系统配置灵活

PLC组态系统的灵活性强，处理能力也非常良好，在控制要求发生变化时改变程序即可完成系统配置。所以说PLC组态系统能够实现灵活系统配置，且能够组成不同配置规模。

1．4 扩网组网扩展性强

PLC在皮带运输系统中具有较强的扩网与组网能力，它可随意添加新设备实现对皮带运输系统的有效控制，体现较强的扩展能力。这相比于传统的皮带运输控制系统更加节省人力、物力和财力，且PLC系统本身由于具有较强适应性，所以在安装、设计与维护上也更为方便。

2 西门子PLC在煤矿皮带运输系统中的应用

2．1 煤矿皮带运输项目概述

煤矿作业整体工作环境恶劣，但对运输要求较高，所以本文中采用到了西门子S7 300系列PLC设备。它合理利用到了计算机人机交互界面，外部配合皮带运输机的保护传感系统，就形成了一套完整的皮带运输系统，它的硬件配置结构如下：开始→起车信号（转起车程序）→停车信号（转停车程序）→紧急停车信号→检测各种保护信号→有故障（转故障处理程序）。

2．2 基于西门子PLC核心的煤矿皮带运输系统功能介绍

以西门子PLC为核心的煤矿皮带运输系统拥有5项功能分别如下。第一，利用西门子PLC可编程控制器中的32路输入与32路输出功能有望全面提高皮带运输系统的安全可靠性与PLC系统本身的扩展能力。整体来说该设备维护简单且具有较强的抗干扰能力，比较适合运用于煤矿生产工作的恶劣环境中。第二，利用西门子PLC系统结合实际需求为皮带运输系统配备专业化、智能化和自动化的保护传感设施，它能够做到设备自启动、自运行和停车优化调整。第三，利用西门子PLC系统可随时结合实际煤矿生产、运输过程所出现的各种突发情况进行相应操控参数的有效修改与设定，以规避掉某些煤矿生产运输风险问题。而且整个操作过程非常简单。第四，技术人员在远程就可直接监视、操控整个煤矿皮带运输系统，合理运用西门子PLC系统中的各项功能对煤矿运输数据进行采集、分析和存储，并可随时进行生产节奏调整，基本实现了对整个运煤系统的集中指挥控制协调。第五，利用PLC系统可检测到皮带运输系统中可能存在的所有故障信号，利用西门子PLC的自动检测功能，第一时间指导技术人员发现并排除故障，有效规避故障最大化，确保生产绝对安全。

2．3 基于西门子PLC核心的皮带运输系统软件与硬件构成

假设基于西门子PLC核心的皮带运输系统由六条皮带构成（1#～6#），当煤炭在皮带运输系统启动运输时，从1#～6#逐次运行，即物料从目的地最近的一条皮带开始到采集地的一条皮带结束。如果采用传统人工操作方法容易出现操作混乱，导致误操作，降低系统运输稳定性，同时还会严重损耗人力物力成本。而采用西门子PLC控制皮带运输系统展开生产工作则会处理好这一复杂问题，节省更多生产时间，以下主要介绍了基于西门子PLC核心的皮带运输系统软件与硬件基本构成。

3 硬件构成

在硬件配置方面，需要了解到皮带运输系统的具体控制要求，它应该包括启动、停止、皮带故障、故障复位等项目。这其中的系统输出输入要通过皮带电机主回路与西门子PLC系统共同显示。西门子PLC专门设置了12个输出端口，再配合电动阀触电对每一个皮带的基础漆进行实时动态控制。

4 软件构成

结合西门子PLC的固有特点（启动快、稳定性高），合理设置系统的启动、停止和延长时间。如果从启动过程开始各个皮带之间的运输间隔时间应该分别为3、6、9、12、15s，其中停止过程则设置为3、5、8、11、14s。如果结合实际时间对指定时间进行有效调整，则可将西门子PLC系统的基本单位设置为0.1s，按照实际运用时间参数扩大10倍，再对参数范围进行调整，然后对相应数字进行改动即可完成时间调整。

4．1 系统具体操作流程介绍

首先，确保每一次操作前都先按下复位按钮，对1#～6#的所有皮带进行检查，主要是观察皮带故障输出指示灯是否存在故障。如果未发现任何故障，则可正常启动设备。按下设备启动按钮，根据皮带启动顺序和延长时间进行顺次启动，视皮带长度与速度而定延长时间多少。在运输任务结束后，要停止设备，此时1#～6#皮带会根据所预先安排好的顺序与延长时间依次停止。

其次，在设备运行过程中，如果皮带位置出现保护开关动作，就说明该皮带和它上游的所有皮带都已经停止工作。不过下游皮带依然在正常运转，为了保证物料不会堆积，必须要停止下游皮带运转，按下停止按钮，根据预先设置好的时间令皮带顺次延迟停止工作。当所有皮带全部停止运行时，就可以针对故障展开检修，同时将皮带上的物料杂物清理干净，然后再正常启动设备继续运输物料。在该系统中，西门子PLC会提供SA功能，这一功能是针对皮带运输系统的保护开关解除功能，在煤炭运输中被称之为 严禁闭合 ，它可有效保证各条皮带在保护开关保护功能消失时不陷入混乱运作状态，对整个皮带运输系统是一种应急保护。

4．2 系统特色控制方法

除上述常规流程外，基于西门子PLC核心的煤矿皮带运输系统还具有3种特色控制方法，分别为自动控制、手动控制以及检修方式。3种特色控制方式应该结合实际情况进行合理选择。以自动控制为例，它在正常启动皮带运输系统时主要负责正常停车和紧急停车2项任务。该过程西门子PLC的保护装置也会随时采集数据资料，对输入口所采集到的所有信号进行深层次运算分析，准确判断分析结果并获得指令，最终实现自动控制。再看手动控制，它主要负责煤矿皮带运输系统的启动、停止和急停等等项目。最后就是检修方式，当检修方式一启动，自动控制、手动控制以及保护装置救护停止运行，此时的整个煤矿皮带运输系统都会进入维修保养状态。在经过相应的故障维修与调试管理后，再启动设备继续工作。

5 结语

在煤矿企业皮带运输系统中引入西门子PLC系统技术可大幅度优化皮带运输的整体系统结构、应用功能和生产效果，使得整个运输系统焕然一新。不但提高了煤矿生产运输的安全可靠性，也实现了系统功能的有效拓展，为企业节约大量生产成本，全面提升了煤矿生产的经济效益与社会效益。