煤矿皮带运输系统中PLC技术的研究

丰志雄

（山西煤炭进出口集团左云长春兴煤业有限公司，大同 037100）



煤矿皮带运输系统中PLC技术的研究

丰志雄

（山西煤炭进出口集团左云长春兴煤业有限公司，大同 037100）

摘 要：煤矿皮带运输的主要控制系统是利用PLC技术来实现数据的传达和运算，从而控制煤矿的生产。本文主要以PLC技术为研究对象，分析其技术原理、结构和功能效果，为进一步推动煤矿机电设备研究奠定基础，以推动运输系统的进步。

关键词：运输 控制 原理 数据

皮带运输系统是煤矿生产中使用最为广泛的设备。随着社会经济的发展，工业技术不断创新，皮带运输系统的技术也发生了一系列革新。通过先进的软件技术控制，实现了由“人工值守”到“无人值守”的转变，而智能化和系统化的生产模式是未来机械生产的趋势。皮带运输工作量较大，因而安全性、稳定性和经济性一直是制约其技术发展的瓶颈。随着PLC技术的出现，它灵活性、可靠性方面的优势很好地解决了皮带运输系统的问题，因而在煤矿生产中逐步得到了推广应用。尤其是当皮带运输系统发生故障时，PLC技术可以及时进行自我诊断并发出预警提示。本文将就PLC技术的特点、结构、原理进行深入探讨。

1 PLC技术概述

PLC（Programmable Logic Controller）技术全称为可编程逻辑控制器，即采用可编程的存储器来实现内部存储、控制、数据的计算处理功能，并通过终端的模拟输入输出来辅助各种工业化生产。煤矿生产中引入PLC技术是煤矿运输改革中的一个重大举措，可以很好地提升煤矿皮带运输的效率，提升安全性和可靠性，对推动技术进步有着重要的实践意义。

1.1 PLC技术的内容

具体来说，PLC的技术内容包括下面两部分。

（1）对机械生产和系统运行进行控制，保障系统正常运行，机械运转安全有序。同时，针对可能出现的故障问题进行诊断和预警管理，保证机械生产顺利。

（2）完成系统运行和生产中的数据运算。PLC利用和计算机技术的结合，实现了快速的数据处理功能，使得终端的智能控制更加简便、准确。

1.2 PLC技术的特点

和常见的逻辑控制技术相比，PLC技术具有本质的区别，具体表现在技术优势方面。

（1）具有较好的兼容性，有利于技术更新。PLC技术对大部分设备都可以实现兼容运转，具有较好的发展空间，满足系统的扩充和升级需要。

（2）供电性能有保障，安全性较高。PLC技术在应用中对供电有着严格的要求，如果突发断电情况，将会对数据造成严重影响，因而PLC技术为了避免发生断电损失，采用了UPC供电系统，以保障运转中的电量供应，避免数据损坏，提升系统运转的安全性。

（3）具有较强的编译功能。PLC技术需要对生产中的许多设备进行管理。为了迎合生产需要，会出现对工业生产的调整需求。因而，PLC技术在这一方面的优势十分显著，可以快速调整工作顺序，灵活进行编程管理，随着生产改变而发生改变，提升工作效率。

（4）便捷维护。所有的工业技术都需要一定的维护支持，而PLC技术的维护工作相对于一般技术有着明显的便捷性。一般系统维护需要断电拆卸进行维护，因而时常需要中断生产。而PLC技术改变了这一模式，直接采取简化的维护程序，不需要关闭电源就能实现对各个零部件和线路的插拔，保障效率的同时维护正常使用。

2 PLC技术在煤矿皮带运输中的变频改造

本文主要以西门子S7-300系列的CPU315PLC为案例，介绍PLC技术在煤矿皮带运输中的实际应用。

2.1 架构图

西门子S7-300系列的CPU315PLC和电脑共同组成了人机交互界面，外部端口连接皮带运输的传感器，形成一个完整的皮带运输体系。具体的架构图如图1所示。

图1 皮带运输体系架构图

架构系统的主要功能有以下几个部分：第一，PLC技术拥有32个路线的输出和输入，因而具有较强的抗干扰能力、扩展能力和较高的可靠度，可以适应于煤矿生产中的恶劣环境；第二，皮带运输机上配有专业的保护传感器，方便设备及时停车、启动以及运行；第三，系统操作十分简单，参数可以依据实际的生产需求进行修改，操作员可以对整个运转情况通过远程终端的监控实时监督；第四，皮带的运输可以监测故障信息，自动进行诊断和反馈，避免故障扩散，保障生命财产的安全。

2.2 煤矿皮带机的启动与制动荷载

皮带机在启动和制动的过程中，由于输送带上的动张力过大，可能会导致输送带的滑动，进一步导致输送带传动面与驱动滚筒衬垫严重磨损和发热，从而使输送带与滚筒间粘着系数降低，甚至难于继续起动和运行。此外，较大的动张力还会引发安全系数降低，负荷增大，导致附加位移过大而损坏机器。

制动时趋入点在空载下的最小张力Symin发生在反射波从张紧装置处反向返回时，是在经历t时间后出现的。

而制动时趋入点在重载情况下，发生在输送带承载分支和回程分支的边界上发生的反射波回传到该点时出现，此后相遇点张力停止降低。

上述两个计算中，W'为空载输送带运行阻力。

2.3 变频改造

皮带属于弹性材料，因而在运转过程中包含了较大的能量储备，一旦启动，在没有软启动装置的条件下，内部能量将快速释放，在皮带上形成较大的张力波并沿途传播。动张力过大会对整体的机械系统架构产生加大的损坏，这里借助PLC技术实现变频改造，设立了3台变频调速装置，如图2所示。

图2 变频改造示意图

这一过程中，PLC在整个动态控制中发挥了作用，利用I/O装置的反馈信息建立一个闭环回路的控制解决方案，对参数的动态变化进行实时调整，以实现电气设备的自适应运行。本次改造采用的西门子S7-300的指令运算相对普通芯片在速度和规模上有着显著优势，可满足大部分复杂程序的计算需求。

4 结语

本文基于煤矿皮带运输系统展开对PLC技术的应用探讨，分析主要的工作结构、原理、架构图以及功能控制和变频改造技术，证实PLC技术具有较好的实践应用效果。

参考文献

［1］胡奇芸，于岩，于卉.基于PLC的带式输送机电控系统设计及应用［J］.煤矿机械，2009，（3）：114-116.

［2］乔东凯.PLC和变频器在电厂控制系统中的应用［J］.煤矿机械，2009，（2）：157-159.

Research on PLC Technology in Coal Mine Belt Transportation System

FENG Zhixiong
（Zuoyun coal import and Export Group， Changchun Shanxi Coal Co.， Ltd.， Datong 037100）

Abstract:Transport equipment is one of the most common mechanical and electrical equipm ent in the production of coal mine. At pres ent， the m ain control s ystem of coal m ine belt transport is to use PLC technology to realiz e data transmission and operation， so as to control the production of coal mine. In this paper， the PLC technology as the research object， analysis of its technical principles， structure and functional effect， in order to further promote the research of coal mine mechanical and electrical equipment to lay the foundation to promote the progress of the transport system.

Key words:transportation， control， principle， data