基于PLC的煤仓煤位监控系统开发设计

2022-01-08张雅洁张自强

安徽水利水电职业技术学院学报 2021年1期

张雅洁，张自强

(1.安徽水利水电职业技术学院,安徽合肥 231603，2.合肥财经职业学院,安徽合肥 230601)

煤炭生产中矿井下煤仓的供煤皮带机(转载皮带机)、吐煤给煤机以及煤仓的煤量为人工操作控制，给煤机司机在煤仓下口，不能及时获得煤仓上口的情况，只能由上口人员通过电话联系通知，但也不能确定煤仓内的具体情况。实际监控、操作过程中劳动强度大，而且极易出现误判误操作，造成满仓溢出煤仓后需人工和时间清理；也容易出现煤仓空仓，造成煤流直接冲击煤仓底部，损坏给煤机。出现空仓和满仓等情况对输煤系统的正常运行造成影响，从而影响生产。因此，对煤仓煤位的实时监控及控制尤为重要，本文以山西岚县昌恒煤焦有限公司某矿为研究对象，开发设计一套以西门子S7-200PLC为核心的煤仓煤位监控系统，实现了实时显示煤仓煤位、自动控制给煤机及转载皮带机的自动启停功能以及控制与监视一体化。

1 系统主要实现的功能

系统的主要功能如下：①实时显示煤仓煤位；②当煤位高于高设定值或低于低设定值时，声光报警器报警；③系统具有低煤位停给煤机；(可以更好的保护缓冲仓不被砸坏)；④系统具有高煤位停转载皮带机的功能；(这样不会满眼，堆煤，减少了清理人员的劳动力)；⑤系统具有解除报警、应急状态开车功能；⑥系统具有就地手动控制和远程自动及手动控制；⑦系统具有良好的人机界面。

2 系统方案

2.1 系统组成

系统的组成如图1所示。主要包括物位仪、可编程控制箱、环网及上位机，说明如下：

图1 系统框图

(1)数据采集。利用雷达物位传感器采集煤仓煤位数据信号，探头发出高频脉冲，当脉冲遇到煤仓煤表面时反射回来被仪表内的接收器接收，并将脉冲信号转化为煤仓煤位信号。

(2)可编程控制箱。核心部件采用西门子200系列的S7-226PLC及EM231模拟量输入模块，用来接入传感器信号及控制给煤机和转载皮带机。

(3)系统显示。包括井下触摸屏显示及集控中心上位机界面显示，井下触摸屏显示采用昆仑通态TPC1061Ti触摸屏和报警装置作为输出原件，实现煤仓煤位、给煤机及转载皮带机的实时显示，并按设定发出报警信号。

(4)信号传输。采用工业环网进行传输，上位机通过工业环网和可编程控制箱进行通信，实现上位机运程监控。

2.2 煤仓煤位控制要求

本系统中有1个井下煤仓，并且供煤皮带机甲和吐煤给煤机乙连接。要求煤仓出现满仓时供煤皮带机甲自动停车，不影响吐煤给煤机乙运行；煤仓即将放空前，吐煤给煤机乙自动停车，不影响供煤皮带机甲运行；同时为满足提醒需要，在满仓、空仓设备动作前要有报警功能。通过监测点实测，煤仓煤位高度h，满足h=25m，即将满足，设为甲停车煤位；h=4m时，可减少煤流对煤仓底部冲击，可以保护底部设备，设为乙停车煤位；4m

2.3 项目实施

(1)硬件电路设计。系统核心部件主要采用西门子S7-200系列的226、EM231模拟量输入模块、CP243通信模块。

(2)软件设计。软件设计包括3部分：①下位机软件设计。利用西门子S7-200编程软件对下位机软件进行设计，程序主要由主程序、初始化程序及子程序构成，其中子程序又包括煤位报警程序、给煤机控制程序和皮带机控制程序。②触摸屏界面显示设计。利用MCGS组态软件进行触摸屏显示界面设计，显示画面中包括：煤位实际采集量、煤位实际输出值、给煤机运行状态、转载皮带运行状态、煤位高报警、煤位低报警、煤位实时数据和动态画面、年月日时分秒时间显示、设定煤位参数及在煤位低于4m时，屏蔽开机的煤位屏蔽指示。

给煤机运行时,4m>煤位>25m,画面中皮带机动态的运行状态。皮带机动态画面制作，是利用两副重叠画面根据计数1=1和计数1=0进行隐现产生的视觉效果，使的皮带机画面出现转动的效果。具体如图2所示。③上位机监控界面。上位机监控界面集成到集控中心画面内，利用iFIX软件进行设计,界面如图3所示。