基于S7-300 PLC的带式输送机集控系统.pdf

基于S 7 3 0 0 P L C 的带式输送机集控系统 Bel t con ve yor cent r al i z ed con t r ol s y st em b ased on SI EM ENS S7- 300 PL C 贾利宾，李琳 J IA L i b i n ．L I L i n 郑州航空工业管理学院，郑州 4 5 0 0 1 5 摘 要根据某煤矿传统带式输送机继 电器控制方式的不足，结合煤矿运输的自身实际特点，设计了运 用P I_ C与上位机控制技术实现的输送机控制系统的设计改造方案，重点介绍了集控系统的结构 与实现方法，应用后系统运行稳定 ，减少了人工投入，增加了经济效益。 关键词带式输送机 ；上位机 ；PL C；集控系统 中图分类号T D5 2 8 文献标识码B 文章编号1 0 0 9 0 1 3 4 2 0 1 5 0 3 下 一0 1 5 5 一 O 2 D o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． 1 s s n ． 1 0 0 9 -0 1 3 4 ． 2 0 1 5 ． 0 3 下 ． 4 7 0 引言 某煤矿属 于年产量2 0 0 万吨的中型煤矿 ，使用带式 输送机作为原煤的运输工具，原煤从井下开始，首先经 过主提升带式输送机、走廊输送机的协作运输，送达振 动筛 ，经过振动筛 的筛选，将筛选出的大块煤、中块煤 和末煤通过大块输送机、中块输送机 、末煤输送机等送 到各个煤仓。目前该煤矿的输送机采用了继电器的控制 方 式，通过输送机 司机实现手动控制与就地控制两种 控制方式⋯，整个控制方式 自动化水平较低，可靠性不 高 ，系统较为庞 大，无法 实现 高质量 的集 中 自动化控 制，为此急需对原系统进行技术改造 ，提高 自动化生产 的水平 ，增加工作效率。 1 改造后的功能 对于原系统改造后， 整个控制系统需增加如下新功能 1 增加全 自动集中控制模式，运用上位机完成了 全局输送机的整体集中监控，通过上位机不仅实现各个 输送机运行状态的监控功能，而且完成单台输送机的各 项操作 ，对于各种故障，上位机可实现实时报警并进行 处 理 。 2 增加输送机故障保护功能，对原系统 中输送机 的保护功能进行了扩展与改进，系统改造后，对输送机 进行堆煤、打滑、烟雾 、跑偏、断带等多种故障的综合 保护。 3 增强数据处理能力，通过上位机系统的引入 ， 加强对于数据存储、故障查询、历史数据分析等功能。 2 系统设计与实现 2 ． 1 改造系统总体设计 整个煤矿使用的原煤输送机一共7 台，系统改造 中 使用 了P R O F I B US ． D P 作为现场总线 ，整个系统中包括 了上位机、P L C 控制中心、就地控制箱、传感器与保护 装置等构成，整个系统结构图如图1 所示。 图 1系统 结 构 图 从上至下，整个控制系统分为三个层次管理层、 控制层与现场层。管理层主要设备是高性能的工业控制 计算机 ，它负责实现全局输送机的集中控制功能。控制 层主要核心设备是S I E ME NS 公司S 7 ． 3 0 0 系列P L C及触 摸屏、操作台等，其主要功能是实现与上位机的通信功 能，同时通过循环扫描的方式，对输送机 的工作信号进 行收集处理，通过触摸屏与控制台完成人机交互⋯。现 场层主要通过各类传感器实现输送机工况信号的采集。 2 ． 2 纵撕故障保护装置 原系统中无输送带纵撕故障的检测，改造系统中添 加 了纵撕故障检测装置 ，一般当有大块矸石的尖锐部分 直接掉到输送带上，或者一些铁丝等挂件直接钩入输送 带后，极易发生纵撕故障。本改造过程中在输送机下方 的落料点处放置了DJ S BA． 1 型纵撕传感器，一旦发生纵 收稿日期2 0 1 4 -1 2 -0 8 基金项目国家自然科学基金资助项目 U1 4 0 4 1 0 4 作者简介贾利宾 1 9 7 9一，山东无棣人，讲师，硕士，研究方向为计算机网络及工业 自动化控制。 第3 7 卷第3 期2 0 1 5 - 0 3 下 [ 1 5 5 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 撕故障，输送带上的原煤通过撕裂处下落到输送带下的 DJ S BA一 1 型纵撕传感器之上，一旦其上 的原煤重量达到 一 定数值 ，传感器 即发送信号给P L C，随之发生报警。 DJ S B A． 1 型纵撕传感器的原理图如图2 所示。 图2 纵撕传感器的原理图 2 ． 3 显示模块设计 采用就地控制 的方式时 ，需要有显示模块对 当前 检测到的输送机运行状态进行显示 ，对意外情况显示报 警，显示模块主要 由L E D组成，实现方法是通过3 根I ／ O 线 ，通过C D 4 0 9 4 芯片驱动L E D实现 。显示模块的原理 图如图3 所示。 “●2 ●“ 图3 显示模块原理图 2 ． 4 P L C 的应用 对于原控制系统的继 电器控制方式，改造系统中进 行 了彻底的变化调整 ，使用 了P L C 进行替代 ，P L C 使用 大规模集成 电路的方式代替了继电器的繁杂线路，使用 编程的方式实现 了复杂的控制功能，具有可靠性高、抗 干扰能力强、灵活简单、升级方便等继 电器不可比拟 的 优点 朋。P L C系统可 以分为输入部分、控制部分与输出 部分三块，其系统示意图如图4 所示 。 图4 P L C系统 不意 图 本系统控制层使用了S 7 ． 3 0 0 系Y U P L C，使用 的编程 语言是S T E P 7 ，根据系统要实现 的就地控制 、集 中控制 与检修控制三种方式的不同[ 5 】 ，进行对应的软件编程， 完成各种处理方式，系统控制整体程序梯形图与流程图 如图5 、图6 所示。 [ 1 5 6 1 第3 7 卷第3 期2 0 1 5 - 0 3 下 图5 控制梯形 图 图6 程序 流程 图 3 结束语 根据现有 煤矿 带式输送 机控 制系统的实际情 况， 结 合成 熟技 术 的应 用 ，采用 了计算机 软件 、P L C、 P R OF I BUS ． DP 总线、 自动控制技术等 实现了对某煤矿 带式输送机系统的改造 ，改造后系统性能得到了明显 提升， 自动化水平有了明显的提高，减少了人工投入 ， 提高了经济效益 。 参考文献 【 1 】 张钺． 新型带 式皮 带运输机 设计 手册【 M】 ． 北 京 冶金工 业 出版 社， 2 0 0 7 ． 【 2 】 王永 华． 现代 电气控 制及P L C应用技术【 M】 ． 北京 北京航空航 天 大学 出版社， 2 0 0 8 ． [ 3 】 钱晓 平 ． 基 于P LC的 托盘 输 送机 设计 和 应用 【 J 】 ． 制 造业 自动 化．2 0 1 4 0 8 1 5 4 1 5 5 ． 【 4 ]4 王彰云． 基于嵌入式软P L C 的带式输送机控制系统设计【 J 】 ． 制造 业 自动化．2 0 1 2 1 2 1 3 9 ． 1 4 1 ． [ 5 】 王治 刚， 张萃， 陈军 ． 自动输煤 控制 系统 的设计 研究 [ J 】 ． 煤矿 机 械， 2 0 1 0 ， 3 1 1 0 4 8 5 1 ． 【 6 】 汝长青． 基于DT C的大倾角带式输送机控制系统 设计 [ J 】 ． 煤炭科 学技术。 2 0 1 0 0 9 9 1 9 3 ． 【 7 】 董立 红， 赵鹏兵． 带 式输送机拉紧装 置张力的灰色预测P I D控制 [ J 】 ． 煤炭学报 ，2 0 1 3 0 2 3 4 2 3 4 7 ． ～ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m