摘 要：皮帶輸送機是礦井生產(chǎn)的關(guān)鍵運輸設(shè)備。井下皮帶輸送機工況較差，操作、維護不便。為有效提高皮帶輸送機的運轉(zhuǎn)率。基于S7-200 PLC對皮帶輸送機進行控制，該控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對皮帶輸送機的智能化控制，包括檢測、保護、管理等。有利于提高礦井運輸效率，降低維護成本。

關(guān)鍵詞：皮帶輸送機;PLC;智能化;控制

0 引言

在工業(yè)生產(chǎn)中，皮帶運輸機的穩(wěn)定運行關(guān)乎企業(yè)生產(chǎn)效率及安全，而皮帶輸送機發(fā)生故障成為妨礙皮帶運輸機正常運行的主要問題。以礦井開采為例，皮帶運輸機作為主要生產(chǎn)設(shè)備，伴隨開采深度增加，其長度及規(guī)模愈加增大，加之工況較差，給設(shè)備巡檢維護帶來諸多困難，而皮帶故障率將會增加，重大故障，甚至?xí)?dǎo)致礦井生產(chǎn)線全停，嚴重影響開采效率。為此，要重視皮帶輸送機的狀態(tài)監(jiān)控，確保皮帶運輸機正常運行。

1 智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

下位機是礦井主控遠程控制系統(tǒng)的核心，其主要組成部件由可編程控制器（PLC）、觸摸控制屏、硬件控制裝置等設(shè)備組成。在自動化控制過程中的核心組件為PLC，其在控制系統(tǒng)中主要起到以下作用：

1.1 被測量信號的分析和處理

PLC帶有多種功能塊，其中PLC的擴展輸入/輸出模塊用于信號的收集和輸出，傳感器通過變送器、信號放大器、A/D轉(zhuǎn)換等中間環(huán)節(jié)測得信號傳輸?shù)皆撃K。信號傳入到PLC的CPU中按照事先設(shè)定的程序進行分析處理。傳入信號與設(shè)定信號進行規(guī)定的程序進行分析處理。傳入信號與設(shè)定信號進行規(guī)則性標膠轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的控制信號，從而對硬件設(shè)備進行控制。另一方面，PLC的儲存器可對收集控制信號結(jié)果進行存儲，還可以將控制信號在操作控制屏上進行顯示，便于遠程調(diào)控。

1.2 電機啟停自動化控制及預(yù)警

經(jīng)過PLC數(shù)據(jù)信號采集分析處理后，依據(jù)用戶所需控制量的設(shè)定及程序編制，PLC會作出響應(yīng)，例如：控制信號或報警信號。PLC通過擴展輸出模塊將控制信號輸出到皮帶輸送機對其電機的啟停進行控制;而報警信號也會通過輸出模塊將控制信號傳遞到預(yù)警設(shè)備上對不同類別的故障進行相應(yīng)的預(yù)警。通過指示燈的閃爍、蜂鳴器鳴叫、屏顯預(yù)警等方式報錯，提示操作人員進行及時處理。

為了能夠?qū)崿F(xiàn)更加智能化的控制，PLC可通過其Modbus通訊功能塊將所需要的控制量數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C創(chuàng)建故障信號數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分析圖表的打印等。

1.3 分站控制系統(tǒng)

PLC是遠程操作系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，不僅可作為單獨數(shù)據(jù)處理的控制器，同時也可以作為控制系統(tǒng)通信的分站。可進行多動作，將收集處理數(shù)據(jù)傳輸給上位機進行復(fù)雜處理;上位可以將控制指令傳輸?shù)絇LC，實現(xiàn)對硬件設(shè)備進行遠程操控。就地控制和地面控制通信不暢通時，將PLC作為分站控制系統(tǒng)實現(xiàn)對遠程系統(tǒng)的控制，作為中間調(diào)配員，進而達到提高遠程系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不會斷流。

2 S7-200 PLC智能控制系統(tǒng)功能

2.1 控制功能

基于S7-200 PLC控制系統(tǒng)的控制功能方便快捷，智能控制系統(tǒng)將輸送方式及控制方式操作選項集成在控制面板中供操作人員選擇。在控制面板中嵌套這操作流程及提示模塊便于人員操作，對設(shè)備進行控制。在啟停系統(tǒng)方面，可由多種方式進行控制。由現(xiàn)場情況決定，可通過手動和自動進行控制。自動為集中控制方式，集中自動，手動可分為連鎖手動、解鎖手動、現(xiàn)場手動。

2.2 保護功能

除了可滿足帶式輸送機電機多種控制方式外，PLC智能控制系統(tǒng)還可滿足地面集中控制、程序流程控制及井下集中控制和就地控制的需求。自動控制是通過計算機對系統(tǒng)程序檢測，完成對不同信號處理，使得系統(tǒng)能夠在故障條件下對皮帶輸送機進行緊急制動，滿足煤炭安全規(guī)程對皮帶機保護的各項措施。針對皮帶機易出現(xiàn)的打滑、跑偏等問題提供有效的保護。

2.3 顯示功能

該系統(tǒng)可直觀地呈現(xiàn)不同帶式輸送機的運行狀況，在主控界面可以明了看到連鎖流程狀態(tài)。對于輔助設(shè)備有有效的監(jiān)控，如可在監(jiān)控畫面看到輔助設(shè)備的運行狀態(tài)。在系統(tǒng)狀態(tài)信息功能欄可詳細地看到帶式輸送機的運行、控制、工作等性能參數(shù)。對于帶式輸送機易出現(xiàn)的問題，會在報警顯示框進行預(yù)警提示，如出現(xiàn)壓煤、跑偏等問題，預(yù)警顯示欄會出現(xiàn)相應(yīng)的報警樣式，同時會生成報警記錄。

2.4 語音功能

該系統(tǒng)可實現(xiàn)語音系統(tǒng)報警提示，當故障預(yù)警出現(xiàn)時，會通過預(yù)警信號轉(zhuǎn)換成語音在地面主控室播放。同時開車前也有相應(yīng)的預(yù)警提示。

2.5 通訊功能

利用攝像頭對現(xiàn)場設(shè)備狀況進行圖像采集，將圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊厥遥皶r直觀地協(xié)調(diào)皮帶輸送機的控制狀態(tài)。

3 程序設(shè)計

3.1 控制設(shè)計

第一，在啟動階段，通過間歇性間隔順序且與原煤流動反向啟動來預(yù)防前一階段原煤的堆積。啟動順序：PD-1→（時隔7S）→PD-2→（時隔7S）→YV。

第二，在停止階段，按照與原煤流動方向一致的間歇性間隔順序停止，會將皮帶上的殘留煤落下。停止順序：YV→（間隔12S）→PD-2→間隔12S→PD-1。

緊急停止：在緊急制動時，皮帶機1（PD-1），皮帶機2（PD-2），電磁閥YV會全部同時停止。

故障停止：在工作時，若M1發(fā)生過載，應(yīng)使皮帶機1（PD-1），皮帶機2（PD-2），電磁閥YV同時停止。若M2發(fā)生過載，應(yīng)使皮帶機2（PD-2），電磁閥YV同時停止;皮帶機1（PD-1）在皮帶機2（PD-2）停止后延時10s后停止。

3.2 通訊程序設(shè)計

第一，可利用STEP7-Micro/Win32編程軟件對S7-200系列PLC進行編程控制，應(yīng)用環(huán)境為WINDOWS。

該軟件編譯環(huán)境完善，可支持用戶離線編程及調(diào)試，也是系統(tǒng)應(yīng)用最基本條件。

第二，利用STEP7-MICRO/Win32的軟件設(shè)置，將PLC與上位機實現(xiàn)交互。具體調(diào)試為在CPU上電前，將CPU前端蓋的模式置為STOP。

第三，窗口右側(cè)顯示編程用個人計算機將通過PC/PPI電纜嘗試與CPU通信，并且本地編程計算機的網(wǎng)絡(luò)地址是0。打開PC/PPI Cable（PPI）屬性窗口，對系統(tǒng)塊內(nèi)的PORT通訊口進行設(shè)置。

4 結(jié)語

鑒于我國煤炭能源生產(chǎn)性質(zhì)，采用工控機和PLC相結(jié)合的智能開采運輸系統(tǒng)。與傳統(tǒng)運輸系統(tǒng)控制相比，該系統(tǒng)能夠有效地控制帶式輸送機的工作，能夠?qū)捷斔蜋C的運行狀態(tài)進行集控、管理。

可滿足帶式輸送機的自動化開停，能夠起到高效保護作用。大大降低了成本，增加了生產(chǎn)效率。對于實際生產(chǎn)應(yīng)用有深遠意義。

參考文獻：

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[3]廖常初.S7-200 編程及應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.

作者簡介：

張艷紅（1983- ），女，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)，機電助理工程師，從事機電設(shè)備管理工作。