基于PLC的刮板输送机监控系统设计与实现

张 生,祝龙记

（安徽理工大学电气与信息工程学院,安徽 淮南 232001）

0 引言

刮板输送机将挠性体作为牵引链的一种连续式机械，主要应用于回采工作面或者顺槽等相关场所。它主要由机头部、机尾部、溜槽、刮板链及其附件组成。目前正对刮板输送机进行的相关学习和研究主要体现在理论研究相关方面进行仿真，并利用有限元分析法对输送机的链条进行分析。其所处环境非常恶劣，所以其工作状态的实时检测与控制的稳定性就显得尤其重要。随着近些年对煤炭开采的要求越来越高，近年来国产刮板输送机获得很大发展，广泛用于山西等煤炭基地，但其配套的测量与监控技术还存在一定的不足。所以，设计并实现刮板输送机的实时监测和控制装置，对于提高煤矿井下自动化水平具有非常重要的意义。

1 装置组成

本文所述刮板输送机的装置由监控主站和监控分站两部分构成，监控主站负责接收各个分站发送过来的信息并进行处理和将上位机的控制命令发送给对应的监控分站，监控分站主要负责采集刮板输送机各个部分的实时运行状态信息和执行主站发送的控制命令。如图1所示，刮板输送机的监控系统包括1个监控主站和4个监控分站。

图1 监控系统结构图

2 监控分站设计

监控分站主要用于采集分站周围的各种传感器的实时数据并且执行监控主站的控制命令，主要由PLC、显示屏、键盘、本安电源、防爆箱等部分组成。PLC对传感器和键盘传输过来的数据进行处理，将处理过的数据发送给上位机，并且通过显示屏在本地显示。

PLC选择西门子的S7-300 ，其稳定性好、编程方便，据相关测试，其平均持续无故障时间可达几十万个小时，并且故障恢复时间较短；其采用周期循环扫描方式的工作方式，数据的读出只占用很短的扫描时间并且S7-300可以配套各种数字量和模拟量信号，安装和维护方便。

本文设计的监控分站可采集8路模拟数据输入信号，并且可对4路数字量信号进行输出控制。

3 监控分站传感器安装

监控分站与主控制器所连接的传感器都是本质安全型传感器，复合国标中的各相规定，并且都是经过煤安认证的安全产品。

系统所采用的传感器全部为快插型传感器，传感器的连接处有接口，在监控分站的安装处有插口，监控分站的和传感器的快插口之间通过快插电缆连接，方便了系统的安装与使用。在系统安装的过程中，当出现连接电缆长度不满足实际要求的情况下，可采用KJ16－2B型电缆连接头，将快插电缆的长度延长。

4 监控主站设计

监控主站分别对前机头监测分站、后机尾监测分站、前机尾监测分站和后机头监测分站进行同步的集中监控，采用查询的方式读取各个分站的实时信息，并且对刮板输送机的实时运行情况进行显示，监控主站主要由工控机、键盘和显示器组成。

其键盘采用型号为K-287的本质安全型键盘，具体为65键紧凑型触摸防水键盘，能在保证安全的前提下对数据进行录入和控制。

监控主站采用稳定性好、专业性强的工业平板电脑，在该上位机上安装组态王软件，通过对组态王软件的编程，实现对各个分站的实时监测与控制，可实时对刮板输送机的运行状况进行监测，可通过键盘查看刮板输送机在以往的运行状况进行查看，并且可对数据报表进行打印。

5 现场试验

为了对上述方案进行可行性分析，设计并且实现了机载监控装置与远程集中监控的实际装置。试验之前对所有的仪器设备进行检查，并根据预先设计的原理图连接设备。其中，垂直机头机载监控装置、平行机头机载监控装置以及机尾机载监控装置通过PROFIBUS总线将其连接在一起。每一个机载监控装置上都安装有油缸压力传感器、液位传感器、流量传感器、压力传感器和温度传感器，其中远程集中监控装置和机头机载装置之间通过1km的仿真线相连。系统连接时，要确保机载监控装置和传感器之间的连接安全可靠，机载监控装置之间的连接可靠，对系统进行连接之后要确保系统安全无误，才可以进行上电实验。

6 结语

本文设计的基于PLC的刮板输送机监控系统，可以稳定实现对刮板输送机的实时监测和控制，并可进行数据统计和报表打印。该系统已经过长期的运行，运行结果表明，该系统具有网络化、集成化和智能化的特点，能够准确监测刮板输送机实时的运行状态参数，并可保证整个系统的稳定运行，大大提高了煤矿生产的安全性保障。

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