基于PLC与组态王的带式输送机控制系统设计.pdf

第3 1 卷第0 6 期 2 0 1 0 年 6 月 V 0 1 ．3 l N o ．0 6 J u n ．2 0 1 0 基于P L C 与组态王的带式输送机控制系统设计 刘璐。朱一凡 安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽淮南2 3 2 0 0 1 摘 要利用可编程控制器 P L C 和组态软件实现带式输送机的自动化运行。使用可编程控制 器作为下位机。进行现场监控，在上位机中利用组态软件实现对带式输送机的实时监控。给出了可 编程控制器硬件电路设计、顺序功能图以及组态软件的设计概念。 关键词带式输送机；P L C ；组态王软件 中图分类号T D 5 2 8 文献标志码A 文章编号1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 1 0 0 6 0 0 2 0 0 3 B e l tC o n v e y o rC o n t r o lS y s t e mD e s i g nB a s e do nP L Ca n dK i n gV i e w L I UL u 。Z H UY i - f 蛐 C o l l e g eo fE l e c t r i c a la n dI n f o r m a t i o nE n g i n e e r i n g ，A n h u iU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，H u a i n a n2 3 2 0 0 1 ，C h i n a A b s t r a c t T h ep r o g r a m m a b l el o g i cc o n t r o l l e r P L C a n dt h ec o n f i g u r a t i o ns o f t w a r et or e a l i z ea u t o m a t e d c o n v e y o rb e l tw e r ee x p l o i t e d ．U s e st h ep r o g r a m m a b l ec o n t r o l l e r 鼬t h en e x t - b i tm a c h i n et om o n i t o rt h e s c e n e ．t h e c o n f i g u r a t i o ns o f t w a r ei nu p p e rm o n i t o rf o r r e a l t i 瑚l e m o n i t o r i n go fb e l tc o n v e y o r ．T h e c o n c e p t so ft h ep r o g r a m m a b l ec o n t r o l l e rh a r d w a r ec i r c u i td e s i g n ，s e q u e n t i a lf u n c t i o nc h a r t ，a sw e l la s c o n f i g u r a t i o ns o f t w a r ed e s i g nw e r e 西V e n ． K e yw o r d s b e l tc o n v e y o r ；P L C ；K i n gV i e w 1系统介绍 1 ．1系统原理简介 传统的带式输送机的控制方式以就地控制为 主。每条输送带的电机有各自的控制系统．操作分 散、安全性差。利用P L C 作为带式输送机的控制器 可以有效地提高运行效率。 如图l 所示．简单的煤矿地面生产系统由矸石 输送带、主输送带、落地输送带组成。井下原料由提 升机运至给煤机后经振动筛区分出矸石与煤原料． 由矸石输送带将矸石运往废料处．煤原料由主输送 带和落地输送带运往地面选煤厂。 Q p 图1煤矿带式输送机示意图 1 ．给煤机2 ．振动筛3 ．矸石输送带4 ．主输送带5 ．落地输送带 1 ．2 系统控制要求 带式输送机的控制要求 1 初始状态所有设备处于停止状态。 2 启动对于煤矿地面生产系统所用的带式 输送机应考虑其启动顺序．为了防止堆煤等情况。 首先启动落地输送带及矸石输送带．延时1 0S 后启 动主输送带，再经延时1 0s 后启动振动筛，由给煤机 给煤。 3 故障在带式输送机工作过程中，会出现 各种各样的故障．例如跑偏、撕裂、堆煤等情况，应 根据各种不同的情况进行处理。 4 停车与启动过程相同，为防止堆煤应按 一定顺序停车．首先主输送带停车．延时1 0S 后矸 石输送带及落地输送带停车。 在本系统中采用可编程控制器对带式输送机 进行控制．由于带式输送机的启动及故障处理问 题．本系统采用每一条输送带由一个可编程控制器 进行控制．其顺序启动及顺序停车由可编程控制器 之间的通信完成．也可由上位机的组态王软件集中 控制完成。在遇到故障时可由工作人员在现场对可 编程控制器操作以排除故障．也可由监控人员在控 制室通过对组态王软件操作来处理故障。 2P L C 控制 1 P L C 简介 可编程控制器是以计算机为核心的通用自动 控制装置．可编程控制器已经成为一种新型、通用 的自动控制装置．它易于编程．使用灵活及操作简 单的特点使其在现代工业控制中得到十分广泛的 应用．尤其是在恶劣的工业环境中，可编程控制器 ‘有十分突出的优点。 本系统选用西门子S 7 2 0 0 系列的可编程控制 器。此系列小型P L C 功能强、性价比较高。适用于各 行各业的检测、监测及控制的自动化。无论独立运 一2 0 ～ 万方数据 第3 l 卷第0 6 期基于P L C 与组态王的带式输送机控制系统设计刘璐，等 V 0 1 ．3 1 N o ．0 6 行还是连入网络都能得到理想的控制效果。此外．此 型号的P L C 具有可靠性、高通信功能强大的特点。 本系统的控制过程采用每一条输送带由一个 可编程控制器控制。由于每条输送带除了启动、停 止及复位按钮之外，还有速度保护、跑偏保护、烟雾 保护、洒水保护、撕裂保护、急停保护、堆煤保护、温 度保护等故障处理措施．本系统采用s 7 2 0 0 系列 中的C P U 2 2 6 ，有2 4 个输入口及1 6 个输出1 2 1 ．以及 2 个R S - 4 8 5 通信接口．适用于较复杂的中小型控制 系统。 2 1 、0 地址分配 每条输送带由2 台电机拖动．1 台小电机进行 电机启动和停止时的松闸和夹紧保护．以及各个故 障信号。因此C P U 2 2 6 的I ＼o 地址分配如表1 所示。 衰1n 0 地址分配 I O ．O I O ．2 1 2 ．o 1 1 ．O 1 1 ．1 1 1 ．2 1 1 ．3 急停保护 堆煤保护 温度保护 速度保护 3 工作流程及顺序功能图 根据上述的工作过程给出每条输送带的控制 顺序功能图。如图2 所示。可根据此顺序功能图编 写梯形图程序。此图为一台可编程控制器控制一条 输送带的顺序功能图．其余输送带的控制方法与此 相同。只是启动时间有所延迟．可由首先启动的P L C 经延时后给主输送带的控制器启动信号，也可由组 态王软件集中控制完成。 故障之外．带式输送机的长时间工作产生温度升 高．甚至出现烟雾的情况。针对这些情况需要在工 作现场设置一定的温度传感器及烟雾传感器进行 检测．同样将这些信息送入可编程控制器及上位机 中进行实时监测。 4 组态王监控系统设计 4 ．1 组态王软件介绍 本系统采用的组态王软件是由北京亚控自动 化软件科技有限公司开发。组态王是运行在W i n ． d o w s9 5 ／N T 上的一种组态软件。利用组态王软件。 使用者可以方便地构造适应自己需要的“数据采集 系统”．在任何时候把现场的信息实时地传送到控 制室。组态王的网络功能使企业的基层和其他部门 建立起联系．现场操作人员和工厂监控人员都可以 看到各种数据。管理人员不需要进入生产现场。就 可以获得实时数据，大大提高了工作效率。 4 ．2 组态王软件与S 7 2 0 0 的通信 S 7 2 0 0P L C 内部的通信接口为R s 4 8 5 ．而上位 机的标准串口为R S 2 3 2 ．为了实现两者之间的通信 必须进行协议转换．西门子公司提供的P C ／P P I 电缆 具有R S 2 3 2 1 R S 4 8 5 的电平转换器．因此在不增加任 何硬件的情况下．可以实现二者的互联和协议转 换。由于共有3 个P L C 与上位机相连．在与上位机 通信时采用并联的方式。 4 ．3 组态王监控界面设计 在设计组态王监控界面之前．首先要完成组态 王软件与下位机．即可编程控制器之间的通信。在 组态王软件的工程浏览器中新建设备．选择S 7 2 0 0 系列P L C ．通信接口为P P I ．由于上位机共接入3 台 下位机，在设计通信地址时分别为l 、2 、3 。 1 主监控界面 建立连接。绘制主监控画面如图3 所示。 围2 带式输送机顺序功能图 3 带式输送机的故障处理简介 针对带式输送机在运行中可能出现的故障要 及时处理。在带式输送机的工作过程中主要会出现图3 主监控画面 输送带跑偏、输送带撕裂、堆煤等情况，针对这些情 主监控画面中给出了主输送带、落地输送带、 况需要在输送带周围加上一定的传感器，检测故 矸石输送带的实时监控。一旦出现故障．会给出相 障，将这些信息送人可编程控制器，一旦出现问题应的故障信号，并且用户可以在各条输送带单独的 由P L C 进行处理或经P L C 送人上位机由监控人员 监控i 田i 面中进行故障处理。 及时处理。另外，除了带式输送机上会出现的各种 2 主输送带监控画面 一2 1 ～ 理理理理理理 处处处处处处 偏裂停煤度度跑撕急堆温速 石J D J 2 3 ∞呻饥叫叭叫 闸紧铃腊滕姗煺松夹响扎丸雾水 M M 烟洒 D 4 J 2 3 4 5 ∞叭∞∞∞∞∞ 4 5 五J}l l I 钮钮钮护护护护按按按保保保保动止住雾水偏裂启停复烟洒跑撕 万方数据 第3 1 卷第0 6 期 2 0 1 0 年0 6 月 煤矿机械 C o a lM i n eM a c h i n e r y V 0 1 ．3 l N o ．0 6 J u n ．2 0 1 0 大倾角带式输送机带宽6 5 0m m 槽形调心四联托辊的设计 鲁殿山 - - t 台河同创机械制造有限责任公司．黑龙江七台河1 5 4 6 0 4 摘 要通过对大倾角带式输送机运行情况的分析。为了调整输送带跑偏。防止蛇行。最大限 度地防止原煤下滑，保证输送带稳定运行。在槽形调心四联托辊设计的基础上设计了深槽大角度 的槽形调心四联托辊。 关键词大倾角带式输送机运行稳定深槽大角度槽形调心四联托辊 中图分类号T D 5 2 8文献标志码A 文章编号1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 1 0 0 6 一0 0 2 2 0 2 T r a n s p o r tM a c h i n ew i t h6 5 0m mB a n dW i d t hD e s i g no fH i g h I n c l i n a t i o n a n g l eT r o u g h - a l i g n i n gQ u a dR o l l e r s L UD i a n - s h a n Q i m i h eT o n g c h u a n gL i m i t e dL i a b i l i t yC o m p a n yo fM e c h a n i c a lM a n u f a c t u r e ，Q i t a i h e15 4 6 0 4 ，C h i n a A b s t r a c t T h r o u g ha n a l y z eo p e r a t i o n a la s p e c to fh i g hi n c l i n a t i o n - a n g l e b e l tc o n v e r T o r , f o ra d j u s t c o n v e y e rb e l tw a n d e r , p r e v e n ts n a k ea n dp r e v e n tr a wc o a lg l i d e ，e n s u r ec o n v e y o rb e l tr u ns t e a d i l y ， d e s i g nt h eh i g hi n c l i n a t i o n a n g l eb e l tc o n v e r y o rq u a dt r o u g h i n gr o l l e r s ，i tb a s e so nt h ed e s i g n i n go f t r o u g h a l i g n i n gq u a dr o l l e r s ． K e yw o r d s h i g hi n c l i n a t i o n - a n g l eb e l tc o n v e r t o r ；r u ns t e a d i l y ；h i g hi n c l i n a t i o n - a n g l et r o u g h - a l i g n i n g q u a dr o l l e r s ． 0 前言’输送机技术发展和革新的方向．在长距离大倾角带 随着煤炭工业的迅猛发展．煤矿井下运输系统式输送机的设计过程中，除了设计好输送机的枢纽 也随之发生了很大的变化。特别是近几年来，矿井部分驱动装置外，在承载分支的托辊设计上，也进 井型向大型化、综合机械化采煤方向发展。带动运行了创新设计。为了最大限度地防止原煤下滑，进 输系统向大型化、带式输送机化、高速化、集控化方 一步调整输送带跑偏，防止蛇行，保证输送带稳定 向发展。这样．长距离大倾角带式输送机的应用越运行。在槽形调心四联托辊设计的基础上设计了深 来越多。这种带式输送机的优化设计．是现今带式槽大角度的槽形调心四联托辊，设计出输送带成弧 根据主输送带操作要求和故障情况可绘制监 矸石输送带与落地输送带的监控与主输送带 控画面如图4 所示。相同。 图4 主输送带监控画面 在主输送带监控画面中给出了各种保护的指 示灯与操作按钮。由于组态软件与下位机已进行通 信连接．只需在绘制监控画面后进行画面动态链 接，将现场实时信息传人组态软件中进行监控。现 场信息由下位机即可编程控制器进行收集通过监 控画面反映给工作人员。 5 结语 本系统采用组态软件与S 7 2 0 0 可编程控制器 对矿井地面生产系统的带式运输机进行实时监控。 此系统已广泛运用在煤矿自动化生产中．不仅可以 有效提高矿井生产的安全性与可靠性．还可以通过 网络连接的方式使矿井内各个生产环节相连接．做 到信息传递、故障分析。便于矿井地面生产系统的 科学管理。 参考文献 [ 1 ] 郭宗{ ，吴亦锋．可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术 [ M ] ．北京人民邮电出版社，2 0 0 2 ． [ 2 ] 蔡行健．深入浅出西门子S 7 2 0 0P L C [ M ] ．北京北京航天航空 大学出版社．2 0 0 3 ． [ 3 ] 廖常初．P L C 编程及应用[ M ] ．北京机械工程H { 版社，2 0 0 5 ． [ 4 ] 马围华．监控组态软件及其应用[ M ] ．北京清华大学出版杜，2 0 0 1 ． 作者简介刘璐 1 9 8 6 一 ，女，江苏无锡人，硕士研究生，研究方 向为控制理论与控制T 程 一2 2 一 责任编辑王海英收稿1 3 期2 0 1 0 - 0 2 1 1 万方数据 基于PLC与组态王的带式输送机控制系统设计基于PLC与组态王的带式输送机控制系统设计 作者刘璐， 朱一凡， LIU Lu， ZHU Yi-fan 作者单位安徽理工大学电气与信息工程学院,安徽淮南,232001 刊名 煤矿机械 英文刊名COAL MINE MACHINERY 年，卷期2010,316 参考文献4条参考文献4条 1.马国华 监控组态软件及其应用 2001 2.廖常初 PLC编程及应用 2005 3.蔡行健 深入浅出西门子S7-200 PLC 2003 4.郭宗仁;吴亦锋 可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术 2002 本文链接