简述PLC技术在矿山运输机中的应用

简述PLC技术在矿山运输机中的应用

武子军

摘要：电气自动化在煤矿生产中已广泛应用，简述了PLC在煤矿胶带运输机中的应用。

关键词：PLC；煤矿；运输机

煤矿胶带机集控系统运行安全可靠与否直接影响矿井的经济效益。智能皮带机集中控制与监测系统是应用于矿山皮带运输自动化的高科技产品，集控系统与调度电话系统、工业电视系统一起，构成一个完整的操作、调度、监视网络，实现对整个系统的遥测、遥信、遥控。该系统可实现提高生产效率、降低事故率，减少故障处理时间、减少现场操作人员、提高经济效益。

1集控系统的描述

目前，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。

本系统采用全分布式控制结构。由井下控制站和综合操作台构成。综合操作中心位于地面中央控制室。控制主站与控制分站之间采用开放的网络总线结构控制分站与传感器之间采用距阵结构联接，控制主站与综合操作台的监控上位机之间通过CC-Link总线网络联接。控制分站负责现场设备的数据采集和控制，通过监控，可对整个系统的设备进行监视和集中控制。

系统采用多台PLC组成数据传输网络，达到不同的规模控制。完成一个系统内多条皮带全过程的监控、监测、连同地面指挥管理中心站，构成一个完善的监控系统。

2网络系统

考虑到煤矿的现场情况和控制距离，在地面控制中心设置控制主站，网络选用开放的CC-Link总线，在控制距离大于1200米的两个控制站间要加中继器，在皮带机头设置控制设备分站。控制设备分站负责现场的信号采集与现场的实时控制。

系统为实时监控网络结构，具备有完善的生产监控管理功能，对皮带运输主要环节及相关的辅助环节的生产过程进行实时数据采集、传输、处理、显示、记录打印，对井下运输皮带系统进行远程集中监控，同时配合工业电视系统进行安全图像监视，以确保人员及设备的安全。

2.1实时运行参数监测。各监控系统实时采集生产工况参数，可以采用图形、报表的形式显示系统的实时工况及目前产量、仓储等。

2.2实时过程控制。分析采集的参数，各系统自动完成过程控制，或由操作员操作控制。

2.3优化生产计划。在网络服务器中建立了综合历史数据库，定时将生产、经营等数据存人数据库中，制作计划、生产完成情况的趋势分析图表，为今后的生产计划提供参考；根据外运下达计划和设备实际状态、仓储煤量，合理安排生产计划、设备维修计划，以最大限度地减少对生产的影响。

2.4设备故障及模拟量超限报警。当设备故障或模拟量超限时，生产监测及管理网络同步显示故障设备名称，并可实现语音报警、实时打印故障功能。服务器将该故障信息存人故障信息数据库，供以后统计分析。

3操作员工作站

根据监控子系统功能，在监控中心设置工作站运输系统监控工作站它们的功能有：

3.1对各个设备及必要传感器的故障状态实时报警，报警方式为声光报警。并且打印实时报警，同时将报警数据贮存人数据服务器，便于统一管理，以便对报警信息进行事故分析；

3.2实时设定各种运行、生产工艺参数；

3.3根据工艺流程及联锁关系实现各子系统的自动、手动、就地控制；

3.4实时监视各子系统设备的运行参数及状态，同时将各参数数据贮存在硬盘上，将必要的数据上传至数据服务器；

3.5提供交互式全中文界面的操作平台，各子系统设备运行状态及参数直观动态显示；

3.6实时监视各子系统传感器的当前状态及参数。

4工程师站

工程师站除具有操作员工作站的一切功能外，还具有如下功能。

4.1当某个子系统的操作员工作站发生故障时，可以马上通过设定操作人员权限，将工程师站转换成为该子系统的操作员工作站；

4.2根据工艺的调整在线修改控制器程序，以适应新工艺的需要；

4.3将监控系统中有关数据进行转换，进入全矿的信息管理系统中。

5皮带运输监控系统

本系统由运输皮带机、给煤机等基本设备组成，利用控制设备、通讯模块、打滑、堆料、超温、烟雾、纵撕、灭尘、速度、跑偏、煤位等保护，达到皮带机集中控制与监测系统的要求。

系统采用多台PLC组成数据传输网络，达到不同的规模控制。完成系统内皮带，给煤机的全工作过程的监控、监测、连同地面中控室，构成一个完善的监控系统。

a.控制方式分集控自动／集控手动／就地，三种方式可转换。正常生产时，使用集控自动方式，设备按工艺要求的顺序和流程由中央控制台自动启停；集控手动时，可在中央控制台操作各设备，无闭锁和联动关系；就地时，在现场操作；

b.现场信号箱设起／停车按钮，现场可随时停车。若设备由集控启动，控制系统接到现场停车停号后，可作急停处理，实施故障停车操作；

c.启动设备前由集控台发预告信号，预告30秒后，若现场均满足集控自动启动条件，设备按顺序自动启动。现场可用停车钮停止启动过程；

d.对设备故障和工艺参数的异常实时报警，并进行声光提示。一般故障只报警，现场非正常停车或严重故障，故障设备及其上游设备紧急停车，下游设备顺煤流延时闭锁停车。

5.1系统的主要功能。a.所有胶带运输机，均设拉线开关，用于紧急情况下的停车，急停拉线开关的安装间距均确定按50米进行配置，并可扩展下皮带的跑偏保护，以保证设备和人身安全；b.水平胶带机的拉紧装置为液压调节方式，开诚提供一套胶带机的松带检测传感器，由PLC控制完成胶带机的张力自动调节功能；c.在皮带机的主滚筒设置温度传感器，随时检测滚筒的温度，并配备自动撒水装置，在滚筒超温时实现自动撒水并对主滚筒进行降温；d.胶带运输机每隔约100米设起动预警装置，设备启动前发出预警信号，提示有关人员应立即远离设备；e.电机的电流实时监测功能可发现一些机械设备的潜在故障隐患；运行中对电机的电流进行实时监测。分析，当发生电流超限或突变时报警，严重时停机。f.自控系统在性能上具有良好的抗湿热性、抗干扰性，在结构上满足在井下条件能够迅速检修或更换元器件，根据煤矿井下的现场环境，控制箱采用不锈钢结构，其他采用防腐措施；g.可根据胶带机系统的故障性质，进行紧急停机、顺序停机或发出报警声光信号；h.多种操作方式。控制方式有：集中联动、集中手动、就地联动、就地手动、禁起等方式，使系统操作灵活、可靠。在集中方式，所有设备由集控室操作员通过上位机操作；i.多种流程选择。在联动方式下，可根据工艺选择运输流程，胶带启动按顺煤流方向，并根据胶带速度、长度延时开车，以减少运行时间；重载启动时，按逆煤流方向启动；系统停止或无煤时延时自动停车；j.实现系统集中监控，生产数据微机化管理。

5.2可实现自动化控制系统与生产管理系统数据共享。计算机管理工作站设信息管理系统，决策者通过管理工作站可根据各自权限远程访问监控上位机，得到现场生产数据报表、设备管理信息和生产统计分析。

5.3具有故障自诊断功能。网络故障自诊断：当网络由于发生断线、干扰等传输问题时，网络会自动侦测到，并发出报警；PLC故障自诊断：PLC的扫描器和适配器发生故障时，系统会通过网络的通讯情况判断故障，并发出报警；PLC的I/O模块发生故障时，CPU会通过I/0模块的状态位侦测到故障及故障内容，系统会发出报警；传感器和信号线故障诊断：模拟量的传感器或信号线发生断线故障时，PLC通过测量值判断故障并发出报警。

5.4维护方便。I/0模块采用可拆卸端子排，出现故障时，集控室发出声光报警，可在几分钟之内即可更换完毕；系统扩展方便，增加新设备或上后期工程，可以方便地加入节点，并可通过网络在线修改程序；系统具有自诊断功能，能及时报告故障时间、位置、类型等信息，更便于维护。

参考文献

[1]裴文良．PLC在煤矿胶带运输机集控系统中的应用.

[2]黄静雯，刘云霞.煤矿胶带监控系统的设计.

[3]杨复兴编译.胶带输送机结构、原理与计算(下册)[M].北京：煤炭工业出版社，1999.