西门子PLC技术在煤矿皮带运输系统中的应用

摘要：皮带运输机是煤矿生产中的一种常见设备，也是保证煤矿生产顺利进行的关键性设备。而煤矿皮带运输系统则是利用PLC控制系统、人机交互界面、故障检测装置、保护装置等实现的皮带运输机控制系统，有助于实现对皮带运输机的高效管理。文章在论述PLC技术特点的基础上，介绍了西门子PLC技术在煤矿皮带运输系统中的应用。

关键词：西门子；PLC技术；煤矿；皮带运输系统；煤矿运输 文献标识码：A

中图分类号：TD634 文章编号：1009-2374（2015）18-0157-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.18.079

1 PLC技术概述

PLC是可编程逻辑控制器，虽然其问世时间还不长，但因其强大的功能而得到迅猛发展，已被广泛应用到社会生产各行各业中，逐渐替代传统的继电器逻辑控制器。随着微电子技术的发展，PLC技术充分利用微处理器和微型计算机技术，使得自身功能更加强大，不仅能实现传统继电器逻辑控制器的功能，还具有数据传达、数据运算处理等功能，将其运用到工业生产中，大大推动了工业的发展。

自微电子技术被运用到PLC技术中后，PLC具有了计算机的一些功能，逐渐发展成为电子计算机工业控制设备，其在煤矿的皮带运输系统上已得到广泛应用，有效保证了皮带运输机的稳定运转，保证煤矿生产的顺利进行。PLC技术具有良好的扩展性，能根据实际需求自由进行系统的扩建，同时维护非常简单，所有的模块都能实现带电的插拔，维护和更换都非常简单。另外，PLC运用了微电子技术，具有在线编辑功能，能随时根据工艺流程的改变对设备进行操控。

2 西门子PLC在煤矿皮带运输系统中的应用

2.1 项目概述

煤矿作业环境恶劣，根据运输的需求，采用西门子S7-300系列的CPU315PLC和电脑作为人机交互界面，外接皮带运输机的保护传感器，形成煤矿皮带运输系统，其硬件配制结构如图1所示。

该皮带运输系统具有以下五个功能：第一，运用的这款西门子PLC可编程控制器有32路输入和32路输出，可靠性高、扩展能力强，且维护简单、抗干扰能力强，非常适合于本次项目中恶劣的煤矿工作环境；第二，根据实际需求给皮带运输机配备专业的保护传感器，实现设备的可靠启动、运行以及停车；第三，该系统能随时根据实际生产中出现的突然情况进行相关参数的修改或设定，操作起来非常简单；第四，操作员坐在电脑跟前直接可以监视和控制整个运煤系统的运行情况，非常方便实用，集中指挥控制整个运煤系统；第五，该皮带运输系统还能检测到各种故障信号，并自动做出检测，便于相关人员立即发现故障、排除故障，避免故障的扩大化，保证生产的安全。

2.2 软件程序设计

先使用计算机编程，编好之后直接输入到PLC内部，如图2所示。接着在整机调试时进行相关参数的调整，使其满足实际生产需求。在电脑显示屏上，其采用SIMATIC WinCC软件进行编程，并利用Profibus专用电缆实现电脑与PLC的无障碍通信。该电缆为屏蔽的双绞电缆，有2根数据线，一道绿色（A）的和一道红色（B）的，分别连接DP接口的管脚3（B）和8（A）。

2.3 控制方法

本系统的控制方法分成三种：自动控制、手动控制和检修方式，可根据实际情况自由选择。其中：自动控制主要完成正常的启动、正常停车、紧急停车这几项任务。保护装置在运行中采集数据资料，而PLC则对各输入口采集到的信号进行运算分析，得出准确的判断，然后发出指令，从而实现系统的自动控制。手动控制则主要有启动、停止、急停等。检修方式启动时，保护装置停止运行，此时进行煤矿皮带运输设备的维修、养护、调试管理等，在这个过程中可以单独启动某个设备。

2.4 保护功能

该系统中安装了温度传感器、烟雾传感器、纵撕传感器、速度传感器等，这些传感器组成了皮带运输机的外部保护系统。传感器全部接入到PLC上。在实际工作中，一旦这些传感器感应到异常信号，立即就被PLC接收，并进行运算分析，做出相应的指令，如发出故障报警信号，相关人员立即采取有效措施排查故障、解决

问题。

2.5 效益分析

该煤矿自运用该煤矿皮带运输系统后，经过3年的运行观察，发现系统操作可靠性高，运行故障率低，有效保证了皮带运输机的正常稳定运转，皮带运输机的故障率大大减少，降低了企业的生产成本。自动方式、手动方式、检修方式的合理搭配，有效提高了工作效率，减轻了工作人员的工作负担。同时，该系统具有较好的人机交互界面，操作管理人员通过电脑显示屏及时获取皮带运输机运输现状，及时发现存在的问题，做到故障的早发现、早处理，促进皮带运输机的正常稳定运行。另外，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。

3 煤矿皮带运输系统的自动化发展

随着微电子技术的快速发展，皮带运输机也逐渐从传统的继电器控制转变为运用电控系统控制，逐步提高煤矿生产的自动化水平。近些年来微处理器迅猛发展，其性能大大提升，皮带运输系统中运用微处理器能增加更多功能，有助于皮带运输机的稳定运转。例如：运用微处理技术增加语音、操作按钮、数据采集、通信等功能。而PLC是一种最基本的定型产品，其重点在于选型和软件设计。目前，煤矿皮带运输系统的监控需求较大，因此，上位机监控功能成为PLC软件设计中的重点内容。PLC将数据传输协议和接口标准作为模块集成在一起，从而实现通信众与MCGS、Wince等组态软件的灵活搭配。同时，PLC还具有非常好的稳定性，能自由实现监控程序的连接、使用、修改等，所以已经成为工业生产中运用较为广泛的新产品之一。从煤矿皮带运输系统角度来说，PLC能满足系统的管理要求，能将物联网等技术运用到系统中，实现皮带运输系统的自动化、智能化，不管在对监控信息的有效传输，还是在紧急情况下系统的自动控制、操作、调度等，第一时间控制紧急事件的发展，避免事件的扩大化，PLC都具有非常重要的作用，是目前煤矿皮带运输系统中常用的新技术、新产品。

4 结语

本文以某煤矿的皮带运输系统为例，详细介绍了该煤矿基于西门子PLC的皮带运输系统的结构、功能和运用效果等，说明西门子PLC在煤矿皮带运输系统中具有广阔的运用空间，可靠性高、扩展性好，在确保煤矿运输的基础上有效降低皮带运输机的故障率，减少维护管理工作，节约成本，提高煤矿生产的经济效益。

参考文献

[1] 芦文浩，史新洋，陈方，等.西门子PLC在煤矿皮带机运输中的应用[J].中小企业管理与科技，2014，（7）.

[2] 徐钦，从彬.西门子PLC技术在煤矿皮带运输系统中的应用[J].企业技术开发（下半月），2015，（1）.

[3] 赵鹏.基于PLC技术的煤矿皮带运输系统的控制改造[J].科技情报开发与经济，2011，21（10）.

作者简介：张伟（1986-），男，山西怀仁人，山西怀仁中能芦子沟煤业有限责任公司助理工程师，研究方向：机电自动化。

（责任编辑：陈 倩）