西门子PLC技术在煤矿皮带运输系统中的应用

徐钦 从彬

摘  要：当前，皮带运输机已经在能源化工企业中得到了广泛运用，煤炭开采中使用的皮带运输系统往往存在设备多、类型复杂、物料量大、全线距离远等特征，运行中如果一条皮带出现故障会影响整个系统的运行，工作人员操作失误时还会导致重负荷启动电机和物料堆积，因而在自动化改造中对皮带运输机提出了更高的要求。文章从自动化改造的需求入手，提出了基于西门子PLC技术的煤矿皮带运输系统，以期提高煤炭运输系统的可靠性、稳定性。

关键词：西门子PLC;煤矿;皮带运输系统;应用

中图分类号：TD634     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2015）02-0044-02

PLC技术的出现解决了工业领域中普遍存在的经济性、可靠性、安全性等重要问题，因而在几乎所有的自动化控制领域均得到了普及和发展。PLC技术具有编程方便，抗干扰能力强，能在各种恶劣环境中使用，操作简单等优势，和传统继电器控制系統比较，也具有明显的可拓展性和维护方便等特点。

本文以西门子PLC技术为例，对PLC技术在煤矿皮带运输系统中的应用进行简要阐述。

1  PLC技术的优势

虽然PLC技术在不同的工业自动化领域中具有不同的优势和特征，然而从煤矿皮带运输系统来说，主要有以下优势。

1.1  编程简单，使用方便

使用操作人员容易掌握的梯形图语言，具有直观易学的特点，通过简单的培训就可基本掌握编程技术，节省了企业培训成本;具有明显的系列化和模块化特征，同时具备各种软件，因而用户可以根据实际需要灵活组合，只需要在端子上接入需要的输入和输出信号。

1.2  可靠性高，抗干扰能力强

针对煤矿生产具有粉尘多、距离高压近、湿度大等特点，皮带机装置以PLC控制器为核心，克服了设备连续工作，容易出现故障，且修复时间较长等问题。该技术可以适应各种恶劣环境，提高了系统运行的可靠性。

1.3  配置灵活

PLC在组态系统时就有极强的灵活性，处理能力强，当控制要求发生变化时只需改变程序就可以了，因此能灵活的进行系统配置，组成不同的规模。

1.4  扩展性强

PLC具有很强的扩网和组网的能力，便于添加新的设备和皮带控制，相比传统的控制节省了大量财力和人力，具有更好的适应性以及安装、设计、维护的方便性。

2  系统设计的要求

本研究中采用的是6条皮带构成的系统，为了便于描述将其编为1#～6#。煤炭中的皮带运输系统在启车时，是从6#～11#逐次进行的，即是从物料的目的地最近的皮带开始到采集地的皮带结束。而停车时顺序恰好相反，即是从1#～6#。传统方法下，操作是由工作人员依据现场信号对所有皮带进行启动和关闭，时间间隔不易把握且极易出现操作失误，加大了系统的不稳定性。该系统对这一方法进行了改进，在按下启动按钮或者停止按钮后，整个煤炭运输系统都能够实现自动延时或者启动停止。继电器控制系统下，往往一条皮带开关或拉绳开关动作出现偏差，就会导致整个系统停车。为防止出现电机带负荷启动，因而只能由人工对皮带上的遗留物料进行铲除，以顺利启动，严重损耗人力成本，厌恶生产。PLC控制下的系统实现了一条皮带保护开关工作，如果上游皮带和出现故障的皮带停车，其下游皮带仍然能够正常运转。等到需要运输的物料全部运输完毕后，可以停止系统查看故障情况，再次启动系统时只需要对故障皮带以及上游皮带物料进行清除，由此节省了人力成本，节省了生产时间，对于一些运输系统较为复杂的效果会更加明显。

3  硬件电路构成

根据上述系统控制要求，可知应需要启动、停止、皮带故障属于一级复位等共10个输入端口。其中输出端可以实现对皮带电机主回路的显示，同时也可以对皮带所出显得故障进行显示，此处需要12个输出端口。因而选用输入/输出端口数为18/12的西门子PLC。

在具体的I/O端口接线情况上，输入端子接线中，编号00端为启动按钮SBO输入端，而01、02、03、04、05、06分别为1#～6#的皮带保护开关输入，其中保护开关涵盖了皮带跑偏、拉绳以及电机热继电器保护等几个开关，可以先将在同一个皮带上的这几个开关并联起来然后再接入到输入端;07为停止按钮SB7输入，08和09则分别为复位按钮SB8输入以及关闭保护开关作用的SA输入。关于输出端子接线上，10ch00、01、02、03、04、05分别为相应的1#～6#电机主回路接触线线圈的输出，如果线圈功率较大，而其输出端子不能完全满足，则可以通过输出端对小型电动阀实现间接控制，然后利用电动阀触电对每一皮带的接触器实现控制。另外06、07端分别为1#和2#的故障显示输出，而00、01、02、03则分别为3#～6#的故障显示输出。

4  操作流程

系统在每次操作前应首先按下复位按钮SB8，然后对所有皮带的故障输出指示灯进行观察，如果没有出现故障显示，才可以进行启动。然后按下启动按钮SBO，将全部皮带依据事先定好的启动顺序和延长时间进行启动，具体的延长时间按照皮带的长度以及速度进行设定。运输任务完毕，对设备进行停止时，应当按停止按钮SB7，1#～6#皮带就会根据预定的顺序以及延长时间主次停止。

设备运行中，假设有皮带出现保护开关动作，那么这条皮带和它上游的皮带全部会停止，同时为了防止物料出现堆积，故障指示灯还会对出现故障的皮带进行显示，但是不会影响下游皮带的正常运转。此时操作人员按了停止按钮SB7后，正在运转中的皮带就会根据预先设好的时间进行延迟停止，按下SB8后，可以实现运行皮带的同时停止，工作人员对故障进行检查并解决后，将故障皮带上的物料清理干净后再次启动设备。比如3#出现保护开关动作，那么下游的1#、2#和3#皮带都会停止，而4#、5#和6#皮带不会受到影响，可以正常运行。此时，操作人员按下SB7按钮后，那么4#、5#和6#就会根据事先设计定好的时间和顺序逐渐停止，而如果按下的是SB8按钮，那么这几个皮带就会出现同时停止。其中SA的作用是对系统中的保护开关功能进行解除，而在煤炭运输中，通常情况下应对其严禁闭合，以免造成各条皮带保护开关的保护功能消失。具体设备操作的流程如图1所示。

5  软件构成

假设将本文研究中系统的启动——停止延长时间设置为：启动过程中从6#～1#各皮带的间隔时间分别为3 s，6 s，9 s，12 s，15 s，而停止过程则从1#～6#分别设置为3 s，5 s，8 s，11 s，14 s。当然用户可以结合实际需要来对这些时间参数进行合理调整，因为PLC技术中时间设置的基本单位为0.1 s，那么实际运用中时间参数会比原来设定的秒数扩大10倍，而在对参数范围进行调整时，只要对程序中#后面的数字进行改动就可以实现。

6  结  语

基于PLC技术设计的煤炭运输系统具有安装接线方便、占用体积小、运行安全性高等特点，此外该系统具有较为方便的扩展功能，实际运行中可以根据使用需要对皮带数量进行增加或减少，软件部分也能够依照程序规律进行相应修正，而间隔时间修改更为方便，只需对#后的数字进行调整即可。单条皮带运输线路过长时，需要加大保护开关数量时，也只需在原来保护开关的基础上进行并联。

参考文献：

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