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摘要：為提升煤炭運輸效率，以PLC為基礎開發井下運輸系統控制裝置。闡述該裝置的系統設計、軟件設計和界面。該裝置實現對帶式輸送機的自動控制，有效改善煤炭運輸質量及效率。
關鍵詞：煤礦；帶式輸送機；自動控制；界面
0引言
某煤礦東一采區帶式輸送機主要負責運輸東一采區的煤炭，年設計運輸量148萬t。年工作天數約329天，日工作時間17h。運輸能力500t/h，不平衡系數1.2。為提高運輸效率和降低帶式輸送機的故障率，設計自動控制系統，運用傳感器進行監測，PLC進行參數顯示。將檢測數據傳遞到公司調度，實現實時監測，以提高帶式輸送機的運轉率[1]。
1設計要求
進行各類傳感保護裝置的選型。如：電流檢測保護、膠帶跑偏保護、打滑保護等裝置。以實現實時監測輸送機的運行狀態，并起到保護作用。為直觀顯示各項監測數據，運用通信模塊和監測主機進行數據交換（文字、圖像等顯示）。
2硬件設計
2.1結構組成
選用S7-300PLC作為核心控制單元。主要控制PLC主站、輸送機保護部分、機身PLC控制分站、通信等方面內容。負責數據采集、信息傳送、交換數據、顯示、報警等[2]。該系統需要準確各控制單元的啟停功能。該系統必須具備遠程控制、單機控制、多機聯動等功能。通過以太網接口向指揮中心傳遞信息。S7-300PLC控制單元包含MAX485串行芯片、電平轉換電路（12V、24V），節點閉合電路值5mA，開路電壓大于200V。帶式輸送機驅動方式采用雙直流電機實現，對控制系統而言，主要控制兩方面的內容，即電樞和勵磁回路的調節[3]。電樞調節：通過2組晶閘管整流器串聯供電，順序控制晶閘管的開關電路通斷進行主電機的壓降啟動，從而減輕對電網的無功沖擊；勵磁調節：2組晶閘管整流器并聯供電，從而實現主電機運行中的平緩調速。
2.2傳感器選型
輸送機保護裝置主機型號選用KHP128-Z。（1）速度傳感器對輸送機進行速度檢測，若出現帶速異常，立即通過主控裝置向電樞（勵磁）回路的晶閘管發出信號；（2）溫度傳感器對輸送機進行超溫保護，對設備待測點進行溫度檢測，超溫進行自動灑水保護（采用集成感溫探頭檢測，選用本安型）；（3）煙霧傳感器對輸送機的工作環境進行煙霧檢測，若煙霧含量超過0.1mg/m2，將會輸出低電平信號，進行對應的保護功能；（4）跑偏傳感器對輸送機的輸送帶進行跑偏檢測，使用探桿牽引探桿軸旋轉實現，轉動至某個角度會波動行程開關，然后先主機發出跑偏信號；（5）堆煤傳感器實現煤位保護作用；（6）撕裂傳感器起輸送帶撕裂保護作用，當作用力大于20N時，發揮作用，電阻輸出值在2kΩ以下，輸送帶無物料時電阻值大于1kΩ，當電阻值在2kΩ以下時，PLC發出撕裂信號，延時2s主機停止；（7）急停傳感器當拉桿承受動力后，隨后將信號輸出，并進行鎖定。一旦鎖定，需要人工進行復位后才可以啟動[4-5]。
3軟件設計
PLC現場控制和控制中心是通過以太網模塊CP343-1進行數據傳輸，實現通信功能。在控制中心操作服務器配置SSIEMENSSOFTNET、Intouch的OPCLINK客戶端驅動，在此基礎上實現兩者間的數據交換功能。系統軟件結構圖如圖2所示。
3.1上位機軟件
設計基本上從數據采集、實時監管兩個角度進行開發。上位機檢測系統結構圖如圖3所示。
3.1.1人機界面
人機界面通過鍵盤、鼠標、顯示器等實現人機對話，實現操作者對監控系統的具體操控。界面有按鈕（圖標）和菜單，易于操作。另外，監控系統可以對數據和不同類別的動態曲線進行實時顯示，具有打印功能。系統的菜單、提示、圖形等采用漢字界面，易于識別。若系統出現故障，會出現對應故障報警[6]。Database對報警信息進行整理歸檔，可按照需求進行查詢。
3.1.2圖形界面
主要表現為各類顯示。如：監控軟件總貌、報警、數據實時顯示等[7]。所有畫面均可通過動畫的方式顯示，畫面顯示可以對實際情況進行模擬，便于操作。
3.1.3故障信息
database故障信息database涉及實時記錄、查詢、故障等信息。若發生故障，可迅速查出故障發生點，便于故障查找和處理。系統在運行中，所有數據實時保存在database界面。數據保存具有實時性和完整性。
3.2PLC控制軟件
用戶將程序通過編程器傳遞到PLC的存儲器，PLC依照預設程序進行操作，按照存儲地址號從大到小的次序進行程序掃描，同時進行操作指令的核實。PLC執行過程：將輸入信號傳輸到寄存器保存。執行過程不受輸入狀態的改變而變化，寄存器數據保持不變[8]。PLC掃描程序，自上而下、從左至右的次序進行，沒掃描一條指令，從輸入映像寄存器和元素映像寄存器中讀取，將執行結果實時輸送。
4小結
依據生產需要設計帶式輸送機自動控制系統，按照需求應用各種傳感器，采用S7-300PLC，確立PLC規格及相關功能模塊，進行控制流程圖設計，實現帶式輸送機自動化控制。有效提高設備的運轉率，同時降低工人的勞動強度，有利于提高生產效率。
參考文獻：
［1］李富強.基于PLC控制的煤礦井下帶式輸送機運輸電控系統改造［J］.中國煤炭工業，2014（7）：60-61.
［2］周學亮.基于PLC的分布式控制系統及現場總線技術在煤礦膠帶運輸系統中的應用［J］.科技資訊，2012（29）71.
［3］施俏春.基于PLC控制控制系統在煤炭化工自動化中的應用探析［J］.煤炭技術，2012（12）：233-235.
［4］李翠蘭，李遠清，杜香蓮，等.西門子PLC在煤礦帶式輸送機運輸控制系統中的應用［J］.煤礦機械，2004（8）：95-96.
［5］秦永康，黃和平.PLC集中控制系統在煤礦膠帶輸送機上的應用［J］.工礦自動化，2011（2）：98-100.
［6］肖利平.基于PLC技術的煤礦井下帶式輸送自動控制系統的研究［J］.中國煤炭，2014（5）：79-81.
［7］李允旺，苗運江，王秀元，等.SPDB-Ⅰ型上運帶式輸送機斷帶保護裝置的研制［J］.煤礦機械，2006（3）：477-479.
［8］李允旺，苗運江，張高舉，等.帶式輸送機斷帶事故的預防與保護［J］.煤礦安全，2006（6）：57-59.
作者:李志鴻 單位:陽泉煤業集團長溝煤礦有限責任公司
