PLC网络控制技术在原煤运输系统中的应用

PLC网络控制技术在原煤运输系统中的应用

杨金鑫苑照军王玉国

(国家能源集团国电建投内蒙古能源有限公司内蒙古鄂尔多斯市017209)

摘要：煤炭作为我国重要的能源基础给国家现代化建设提高源源不断的动力，随着煤炭开采力度的加大与技术水平的提高，越来越多的新技术应用在煤矿开采中。煤矿皮带运输系统作为重要的煤炭生产设备，在煤炭企业生产中发挥着重要作用。本文中笔者结合实际工作经验，查阅诸多文献资料的基础上，分析原煤运输系统中PLC技术的应用，促进煤矿企业工作效率的提高。

关键词：关键词：PLC技术；运输系统；应用

一、PLC技术的特点

PLC技术的工作原理相对较为简单，是一种以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统，它结合的微机技术与传统继电接触控制技术的优点，克服了继电接触控制技术接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性低的缺点。PLC技术的特点主要有：

1.1PLC技术配置相对较为灵活

PLC可以通过重新编写程度，就能实现对不同生产机械的控制，灵活性较高，可根据需要组成规模大小不一的控制系统。

1.2PLC技术的编程简单

PLC采用的是梯形图语言，相对于计算机语言来说，这是一门较为简单的语言，很容易掌握，操作人员经过简单的培训，就能熟练的掌握编程技术，并且PLC技术还具有明显的模块化和系列化的特点，操作人员可以根据需要进行灵活的组合，就能满足不同条件下的控制需要。

1.3PLC技术的安全性较高

煤炭在皮带运输过程中，有诸多不安全的因素，由于距离长、速度快，各种设备在连续工作时容易产生高温、高压，使运输设备损坏，而PLC技术能够有效避免这些不安全因素，增加了皮带运输系统的安全性和稳定性，有效提高了煤矿作业的有效率。

1.4PLC技术的扩展性较强

PLC技术具有较强的组网与扩网能力，有利于控制系统的扩建，利用PLC技术灵活性和模快化和系列化的特点，能够更好的被设计、安装和维护，在组网扩建时，还能够节约大量的资源。

1.5PLC技术的维护方便

传统的皮带控制系统在维护时需要断电以及拆卸，皮带运输系统就会停止运行，严重的影响到煤矿企业的生产效益，而PLC技术改变了传统的维护方式，通过技术上的创新，维护程序上的优化，做到了维护过程中不断电，不停产，保障了正常的生产活动。

二、PLC在煤矿井下皮带运输系统中的应用

2.1系统要求

煤矿井下皮带运输系统中PLC控制系统需要满足以下几项功能需求：首先，要适应煤矿井下恶劣的工作环境。本研究采用西门子S7-300PLC，其有32路输入及32路输出，可靠性高、扩展能力强，且便于维护、具有较强的抗干扰能力。其次，设备启动、运行、停车等操作要具备较高的可靠性，需根据实际需求配置专业的保护传感器；并且实际生产中要能够针对突发情况修改或设定相关参数。再次，应用PLC可实现设备管理人员的远程监控管理，对整个运煤系统运行状态进行远程监视及控制。最后，全面检测各种故障信号，发出警报。本研究提出的PLC系统中设置了温度传感器、烟雾传感器、纵撕传感器、速度传感器等，其与PLC连接，其在工作过程中感应到异常信号会实时发送至PLC进行运算分析，并发出相应的报警信号，以便管理人员及时发现故障、排除故障，减少故障影响。煤矿井下皮带运输机PLC自动控制系统包括两大模块，其中信号采集模块主要通过继电器及各种传感器收集系统设备的运行状态信号、采集设备的开关量与模拟量信息，信号处理模块则是在接收到信号采集模块传送过来的信号后，应用PLC、人机界面、工控等对其进行运算与演示。本研究提出一种基于西门子S7-300型控制器的PLC系统。

2.2PLC控制系统组成

PLC控制系统硬件组成包括地面控制中心、井下皮带运输机分站两个部分：

（1）地面控制中心以综合操作台为核心，位于中央控制室。由于系统控制中心与井下各控制点距离较远，因此可以采用上位机进行远程监控。PLC控制包括自动控制与手动控制两种。其中自动控制主要是通过操作台向可编程控制器发送控制信号，再根据相关操作实现对皮带运输机的启停控制，并实时监控各井下设备运行指标，包括瓦斯浓度、电机的三相电流、输出功率、主滚筒温度、运行状态等，以保证对各设备的实时监控。手动控制主要是自动控制的补充，主要用于突发情况的紧急处理。控制中心操作台内部设置有信号转换器及隔离继电器，系统设置两个上机位，采用双CPU冗余控制系统，即工作主机与备用模块两套CPU模块，通过软件编程实现两套CPU模块的状态监视及主控权转移，工作主机发生故障时备用CPU可代替工作主机保证系统正常运行；需要注意的是，两套CPU模块必须型号相同。

（2）井下皮带运输要分站。井下控制分站以可编程控制器为核心元件，对皮带运输机进行控制，在系统处于集控、就地、检修的工作状态时，通过可编程控制器控制皮带运输机。井下各个皮带运输机控制分站通过PLC通讯接口与井下ControlNet网连接，将分站监测信息传送至地面控制中心，形成一个完整的监控网络，对皮带运输机的运行状态进行完程监控及控制，真正实现井下皮带运输机生产运输系统的综合自动化控制。按照实际生产需求使用计算机进行编程，再输入PLC内部，整机调试时对相关参数做出调整。采用SIMATICWinCC软件进行编程，应用Profibus专用电缆与PLC进行无障碍通信。该电缆为双绞电缆，包括绿色与红色两根数据线，绿色连接DP接口的管脚，红色连接DP接口的管脚。

三、PLC技术应用过程中应注意的问题

通过研究发现，PLC技术在为煤矿皮带运输带来便利的同时，工作环境、干扰、监控方面、信息处理方面、监管方面还存在着一些问题，在使用过程中要加以注意，以保证PLC设备的正常运行。

3.1工作环境

PLC设备的工作温度需要控制在0～55℃，在安装使用过程中，要注意周围环境，不能安装在高温环境中以及一些热量高的元件下面，要使PLC周围保持良好的通风，以利于热量的散发，要使PLC尽可能避免振动，必要时加装减震装置，还要注意控制工作环境的湿度，尽可能将其控制在85%以下，以保证PLC的绝缘性，保障系统的正常运行。

3.2干扰方面

电磁干扰是影响PLC的最重要的一种干扰，包括强电干扰、变频器干扰、信号线干扰等等，电磁干扰的产生主要是由于电压或电流的剧烈变化。所以在PLC的运行过程中，要加强抗干扰措施，要合理处理电源，设置隔离变压器、滤波器和输出电抗器，防止变频器干扰；要科学合理的选择接地位置，这是有效提升PLC工作质量的重要保证。

3.3监控方面

由于监控设备多，监控现场较为混乱，而监控方案又不完善，使监控设备仅仅实现了初级监控。

3.4信息处理方面

煤矿皮带运输系统自动化程度越高，其控制系统的信息传递量就越大，通讯信息量越大，对系统软件、硬件的要求就越高，当前煤矿皮带运输系统的软件与硬件间的衔接不足，监控效率不高。

3.5监管方便

目前我国煤矿皮带运输的监管技术还不够成熟，煤矿生产的监管水平还不高，这也使得煤矿生产工艺全方位自动化监控水平较低，这就导致煤矿企业皮带运输系统中一部分的设备无法自动运行，在造成资源浪费的同时，也导致皮带运输系统的监管困难和故障处理困难。

结束语：

PLC技术应用于煤矿皮带运输系统中后，对皮带运输系统产生了深远的影响，但也发现了一些不足，所以要对PLC技术进行更深入的认识，不断的革新技术手段，不断的提高煤矿皮带运输的自动化程度，提高监控与监管水平，最大限度的发掘皮带运输能力，促进煤矿企业的发展。

参考文献：

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[2]徐钦，从彬.西门子PLC技术在煤矿皮带运输系统中的应用.企业技术开发（下半月），2015（1）：34-35.

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