罗克韦尔PLC在煤矿地面生产系统中的应用.pdf

第 5 期 总 第 1 2 9 期 N o ． 5 S UM No ． 1 2 9 机 械管 理 开 发 ME CHANI CAL MANAGEME NT AND DEV EL OP ME NT 2 0 1 2 年 1 0月 0c t ． 2 01 2 罗克韦尔P L C在煤矿地面生产系统中的应用 曹峰 太原罗克佳华lT业有限公司 ， 山西太原0 3 0 0 3 2 摘要 地面生产系统是煤矿生产过程中关键组成部分。介绍了A B可编程控制器在山西晋神能源有限公司磁窑 沟煤矿地面生产系统的电气控制设计实例及组态开发过程， 并实现了生产系统的稳定可靠运行。 关键词 输煤 集控 系统 ； S L C 一 5 0 0 ； R S v i e w 3 2 ； 工业 以太网 中图分类号 T P 2 7 1 ． 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 3 7 7 3 X 2 0 1 2 0 5 0 1 4 2 0 2 0引 言 磁窑沟煤矿地面生产系统的电气控制策略 ， 采用现 场控制 、 P L C 集 中控制 、 上位机控制相结合 的方式 ， 可 与天津华宁公 司的皮带保护设备协同互联 ， 实现整个 地面生产系统 的监控 、 保护 、 数据处理 ； 现场控制设备 P L C采 用 美 国 罗 克 韦 尔 公 司 A l l e n B r a d l e y系 列 S L C 一 5 0 0 T 保证系统稳定可靠 ， 上位机采用研祥工业控 制机， 监控软件采用罗克韦尔R S v i e w 3 2 组态开发 ， 实 现完善的检测 、 控制 、 保护⋯ 。 1 地面生产 系统概述 1 ． 1 控制 系统需求分析 井下采掘出的原煤通过主井胶带机运输至地面井 口， 经振动筛初步分拣后， 进行人工排矸， 将大块原煤 和矸石分离。矸石直接分拣至矸石输送机， 通过溜煤 眼落人选矸输送机送往矸石仓。大块原煤经过破碎机 粉碎与之前振动筛过滤出的精煤通过转载输送机 、 上 仓输送机一同运往储煤仓 ， 并根据煤仓内的实际储量 ， 动态控制卸料小车进行补充 ， 其生产输送流程见图 1 。 组合定量带式给料机 仓输送机 图 1 磁窑沟地面 系统生产 输送 流程图 本系统P L C的输人、 输出主要为开关量数字信号， 包括有 振动筛 、 破碎机 、 带式输送机的启动 、 停止 、 运 行信号 ； 卸料小车 、 电液动扇形 阀门的位置信号 ； 华宁 皮带保护系统 的健康信号 、 故障报警信号等 。系统 中 各条皮带的运行 、 跑偏 、 断带 、 打滑 、 拉绳 、 堵料 、 联锁等 信号， 全部接人华宁皮带保护控制主机。系统启动前， 皮带保护控制主机 自动检测线路上的传感器信号是否 处 于正常状态 ， 若有一个条件不满足 ， 则整个系统不能 运行 。P L C 控制系统在收到皮带保护系统健康信号 后 ， 开始控制顺序启停。启动前先发送启动语音报警 ， 告知皮带将要运行 ， 然后输送系统各设备按照逆煤流 方向依次延时启动。当启动过程中某台设备未能正常 启动时 ， 所有已启动设备立即停车， P L C 控制系统发 出 故障报警 ， 待故障排除后可重新启动 。皮带系统 的跑 偏 、 断带、 打滑 、 拉绳 、 堵料等传感器信号若有一个不正 常时 ， 皮带保护控制主机立即发出输送机停止指令 ， 依 照顺煤流顺序停车。振动筛 、 破碎机在系统所有设备 停运后最后停运 ， 以防止堵料情况发生。 1 ． 2 控 制 系统构成 设计 鉴于整个地面生产系统控制分散 、 覆盖距离远 、 现 场环境相对恶劣的情况 ， 系统采用 了现场控制 、 P L C集 中控制、 上位机控制相结合的控制策略 。 1 现场控制系统 主要由电气配电室的 MC C控制 柜 、 变频柜 、 软启动柜 、 就地控制箱组成， 可直接对现场 设备进行启停 、 正反转控制。除配电室外 ， 现场设备旁 也配有相应 的就地控制箱 ， 通过转换开关和操作按钮 实现远程就地控制切换及设备的现场紧急控制 ， 以便 运维人员检修 。 2 P L C集控系统 由仓下控制分站和仓上控制分 站组成 ， 并与华宁皮带保护系统互联 ， 提供整体监控保 护 ； 1 仓下控制分站安装于工业广场选矸楼一层电 气控制室， 主要控制振动筛 、 选矸输送机 、 破碎机 、 矸石 输送机 、 转载输送机 、 上仓胶带机等。 2 仓上控制分 站安装于煤仓顶部 ， 主要控制旋转配仓输送机 、 组合定 量带式给料机等。 3 上位机控制 系统 以 R S v i e w 3 2 为主要运行 画 面 1 ， 界面上可对被监控设备的状态进行设置 ， 实时显 示地面生产系统的运行情况。当系统 出现故障时 ， 上 位机组态画面显示故障报警， 通知运维人员检修。 2 控制系统硬件配置 2 ． 1 系统配置步骤 P L C控制系统配置时 ， 首先进行 I ／ O设备确认 ， 并 按控制工艺要求规划系统结构 ， 选择相应的上位机通 讯模块 ； 其次依据各类模块数量 ， 确认需要配置的机架 数 目， 选择合适 电源确保足够功率 ； 最后选择匹配的监 收稿 日期 2 叭2 0 4 0 9； 修回 日期 2 0 1 2 - 0 5 1 6 作者简 介 曹峰 1 9 8 3 一 ， 男， 山西汾阳人 ， 助理工程 师， 本科 ， 主要研究方向 工业 自动化 。 1 4 2 秽 机 一 一 寸一 一 L 一 期 黼 一 拼 一 一 第5 期 总第1 2 9 1 曾 峰 罗克韦尔P I c在煤矿地面生产系统中的应用 控 软件 。 2 ． 2 硬 件 配置 方案 经过综合考虑 ， 控制系统使用美国罗克韦尔公 司 的 A l l e n B r a d l e v 系列 S L C 一 5 0 0 模块化可编程控制 器 产品编号 1 7 4 6 、 1 7 4 7 采用框架式 结构 ， 为不 同工业 现场使用提供 了稳定可靠 的平 台。系统 配置 了一个 C P U模块 1 7 4 7 一 L 5 5 3 内置 以太 网、 R S 一 2 3 2 通讯接 口 、 五个 开关量输入模块 1 7 4 6 一 I B I 6 2 4 V d c 、 两个模拟量 输入模块 1 7 4 6 一 N I 8 电压或 电流可选择 、 两个开关量 输 出模 块 1 7 4 6 一 O B 3 2 2 4 V d c 、 个模 拟量输 模 块 1 7 4 6 一 N O 4 I f 电 流 输 I叶 1 、四 个 热 电 阻 输 入 模 块 1 7 4 6 一 N R 8 、 两个 电源模块 1 7 4 6 一 P 4 N L 线设定 2 4 0 V A C 共 同组 装在两个 机架上 1 7 4 6 一 AI O I O 槽 。主机架 与 扩展机架通过电缆 1 7 4 6 一 C 9 连在一起 ， 形成整体系统 ； 机架上剩余空槽 ， 使用 1 7 4 6 一 N 2 空槽盖板保护 ， 以防止 机架意外损坏。 I ／ O接线采用 B u l l e t i o n 1 4 9 2 连线系统 ， 其接 口模 块 和预连电缆可代替端子块 以及 P L C与现场设备直接多 达 5 0 ％的点 到点连线 ； 接 口模块 I F M 可方便地把 附 加端子 、 L E D状态指示灯 、 电流保护连接到用户的 I ／ O 电路。预接线电缆一端连接 了I ／ O模块的端子块或接 线臂 ， 另一侧连接了用于现场接线的端子排 ， 模块和现 场端子之 间不再 有交叉走线 和接线松动现象 ， 安装时 间更为节省 。硬件配置时考虑将来的功能扩展 ， 预留 1 0 ％点数余量 ， 并在输入输出端增加 中间继电器 ， 防止 外部高 电压 引入造成模块损坏 ； P L C 通 过以太 网接 口 与上位研祥T控机通讯 ， 实现所有设备的状态监视与 故障查找。为保证 系统的运行安全性 ， 控制系统另配 有 山特 2 K V A在线式 U P S 不 问断供 电 ， 提供断 电后两 小时供电。 3 上位监控与 P L C之间的通讯 1 通讯软件 上位机通过 R S v i e w 3 2 、 R S L i n k 软件 与负责数据采集 的P L C 硬件通讯。为用户提供人机界 面 中需要 的动态数据 ， 将采集来的实时数据在组态画 面及报表 中统一显示 ； R S v i e w 3 2 提供集成的 、 组件 化 的人 机接 口， 广泛地用于监视和控制 自动化设备和过 程 ； 它除 了可方便地与 A l l e n B r a d l e y P L C进行无缝结 合 ， 也可使用 O P C或 D D E的通讯方式 与其他公 司的 设备进行连接 。 2 通讯方式 目前 ， 罗克韦尔公 司倡导的 N e t L i n x 体 系结构 中C o n t r o l L o g i x 、 S L C 5 0 0 、 Mi e r o L o g i x 系列 P L C 等产 品都 已提供 了E t h e r N e t ／ I P、 D e v i c e N e t 、 C o n t r o l N e t 等诸多网络接 口。本系统通过 P L C处理器模块内置的 以太网接 口与上位机 R J 4 5 接 口连接。通过工业以太 网， 实现程序的上传／ 下载、 在线编辑 、 对等通讯 、 数据 采集 、 上位机通讯 等功能。R S v i e w 3 2 主要有 3 种通信 方式 直接驱动 、 O P C服务器 、 D D E服务器 ， 本方案选 用直接驱动的通信方式。通讯设置完成后 ， 进行控制 器组态调试 、 传输测试 、 程序上装下载测试等。 4 上位系统的编程和组态开发 1 逻辑 编程 系统采用 R S L o g i x 5 0 0梯形图编程 软件 ， 具备测试编辑功能 ， 可下载前测试编写的程序 ， 允许 系统运行时进行程序修改 ， 可快速移动或拷贝指 令 ， 从一个程序的一行到另一行 ， 节省项 目开发时间。 2 组态开发 1 系统通过 R S v i e w 3 2 进行组态开 发 ， 登录界面设置登入和退出按钮 ， 每位操作人员根据 自己相应权限， 分配不同等级账号， 操作员使用各 自账 号对 系统进行操作 ， 提高系统 的安全性 。主界面开发 选用图形编辑器和图形库中的元素创建设备图形对 象 ， 通 过改变图形对 象里 的属性值 ， 使 图形在特 定条 件下呈现各种动画效果 ， 形象表现设备 的运行状态 。 2 上位机组态软件可切换显示工艺流程图画面 、 对 象控制 画面 、 趋势图画面 、 报警汇总画面 ， 可以监控每 一 台设备的运行和故障情况。当某台设备发生故障 时 ， 其故障范围 、 动作原 因均可在上位机上查找。通过 上位机监控画面中设置的按钮 ， 可以执行启动 、 停止 、 手动／ 自动控制切换等命令 ， 操作简单 ， 方便系统运行 维护 。 3 系统可 向矿井综合 自动化系统提供 O P C服 务接 口， 实现与生产调度平台的软件集成 ， 信息共享。 5 结束语 系统采用 E n t h e r N e t 作为 P L C和操作员工作 站的 高速数据通道 ， 具有集成度高 、 组 网组态 、 扩展灵活 、 管 理能力强 的特点 。 自2 0 1 1 年 7月投运至今 ， 未发生任 何控制系统故障 ， 保证了生产设备的稳定运行 ， 解决 了 地面生产系统运行 、 维护 、 管理困难的问题 。 参考文献 『 1 】 高宏岩． 用 R S Vi e w 3 2 实现过程监控 石油化工 自动化 ， 2 0 0 6 4 6 8 ． 【 2 ] 马秋环 ， 徐 文尚． P L C 和 R S V i e w 3 2 在 煤矿地面带式 输送机 传输系统的应用 煤矿机械， 2 0 0 9 1 2 3 2 3 4 ． Th e Ap p l i c a t i o n o f R0 c k W e U P r o g r a mma b l e Lo g i c Co n t r o l l e r i n t h e M i ne S ur f a c e Pr o duc t i o n Sy s t e m CAO Fe ng R o c K o n t r o l I n d u s t r i a l C o ． ， h d ， T a i y u a n 0 3 0 0 3 2 ， C h i n a Ab s t r a c t S u r f a c e p r o d u c t i o n s y s t e m i s a k e y c o mp o n e n t o f t h e c o a l mi n e p r o d u c t i o n p r o c e s s ， t h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e a p p l i c a t i o n o f Ro c k W e l l P L C a n d i t s C o n f i g u r a t i o n p r o c e d u r e i n t h e mi n e s u rfa c e p r o d u c t i o n s y s t e m o f C i y a o g o u c o a l mi n e wh i e h b e l o n g t o S h a n x i J i n s h e n En e r g Y Co mp a ny Li mi t e d， t h e n r e a ] i z e t he pr o d uc t i o n s y s t e m s t a b l e a nd r e l i a b l e o p e r a t i on ． Ke y wo r d s d i s t r i b u t e d c o n t r o l s y s t e m i n c o a l h a n d l i n g s y s t e m ； S L C一 5 0 0； RS v i e w3 2； i n d u s t r i a l e t h e me t 1 43