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煤矿输送机输送带控制系统设计 |
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| 本文以7条输送带、5台给煤机和2个煤仓构成的带式输送机运输系统为模型，设计一套以西门子S7-300PLC为核心的控制系统，实现多种工作方式下的启停控制以及各种故障保护。下面是详细介绍。
1、硬件设计
本文研究的被控对象由7条输送带、5台给煤机和2个煤仓组成。其中5#输送带和7#输送带相互闭锁，10#输送带和11#输送带相互闭锁。本项目的实现由井上控制中心和井下控制分站构成，控制中心主要由工业计算机和大屏幕液晶显示器构成，实现现场数据实时监控监测。井下控制分站由可编程逻辑控制器PLC构成，完成对现场设备的就地控制以及对设备运行状态和保护信号进行采集和传输，各控制分站通过现场工业总线和井上控制中心联网。
本设计选用S7-300PLC的PS3075A电源模块；通讯采用现场总线结构，选用CPU315-2DP；数字量输入点数共有25点，同时考虑一定的余量，选择数字量输入模块SM321DI32×24VDC；数字量输出点数为10点，选择数字量输出模块SM322DO16×DC24V/0.5A；模拟量输入点数为5点，选择模拟量输入模块SM331AI8×14Bit；通信网络选择工业现场总线PROFIBUS-DP，通信速率设置为默认的1.5Mbit/s；触摸屏选择西门子SIMATIC触摸屏面板TP177B6”colorPN/DP。
根据数字量输入点数和所选的数字量输入模块，可以给出相应模块的接线原理图。其中，PD表示输送带电机控制开的返回信号，考虑通用性，设置1台带式输送机由4台电机驱动，但是将4个电机的返回信号串联，只显示为PD；GM表示给煤机控制开的返回信号，考虑通用性，设置1台带式输送机上有4个给煤机。为保证能够停止设备，输送带电机关闭按钮和急停按钮采用常闭触点；若采用常开触点，当发生故障导致开关无法工作时，则无法使电机停止工作，造成重大事故和损失。
2、软件设计
S7-300PLC可以采用模块化的编程方式，根据系统需要将整体划分成几个独立的部分，分别对每个部分编写程序，有效地降低了编程的复杂程度。
以带式输送机启动模块为例，简要说明启动过程。当带式输送机收到输送带启动命令后，转入启动程序块。首先检查是否有保护信号动作，若有保护信号动作则停止启动程序，转入故障保护程序，直到故障复位后才可以启动；若无保护信号动作，则检测前方输送带是否开启，若前方输送带没有启动，则退出启动命令；若前方输送带已启动，则检测相互闭锁的输送带是否开启，若闭锁的输送带开启则退出启动命令；若没有相互闭锁的输送带或者闭锁输送带未启动，则警铃预警10s，启动输送带。
当带式输送机控制系统工作时，电动机可能出现过流故障；带式输送机可能发生堆煤、超温、烟雾、撕带、打滑和跑偏等故障。所以当系统发生故障时，需要进入故障中断服务程序块。电流传感器检测得到的模拟量转变为数字量，与设定的阈值比较判断是否过流；一级跑偏不需要停车，只需要报警，跑偏开关能自动校正；满仓时进入正常延时停车；堆煤、超温、烟雾、撕带、打滑、二级跑偏故障比较严重，需要立即停车。
3、位机设计
本系统采用力控监控组态软件，其基本组件和程序有实时数据库、工程管理器、人机界面、I/O驱动程序和扩展组件等，具有灵活的设计环境、完整的冗余容错技术、强大的编译及运算引擎、完善的报警管理、适合大型工厂模型的设计等特点。
上位机设计系统集中控制运行的主要界面，在此界面可以实现集中自动控制功能和集中手动控制功能，具体有运输方向选择，流程1表示5#输送带-2#输送带-1#输送带的运输方向；流程2表示12#输送带-11#输送带-7#输送带-2#输送带-1#输送带的运输方向；流程3表示10#输送带到7#输送带-2#输送带-1#输送带的运输方向。当选择集中手动控制模式时，可以对输送带进行单独的控制。
本文根据煤矿井下输送带输送系统的实际生产状况，设计了以西门子S7-300PLC为核心，结合触摸屏设计和力控上位机软件的输送带输送控制系统，实现多种方式控制设备、顺序启停、输送带保护等控制功能及要求。 |
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