摘要：分析了煤炭輸送控制系統(tǒng)的關(guān)鍵問題，利用西門子PLC S7-200軟件，結(jié)合氣動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)，通過對(duì)各控制環(huán)節(jié)邏輯關(guān)系分析后，對(duì)煤炭輸送控制系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)能與上位機(jī)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)地上在線監(jiān)控，提高了煤炭輸送過程中的自動(dòng)化程度和安全性。

關(guān)鍵詞：PLC；煤炭輸送；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

0　引言

隨著制造業(yè)自動(dòng)化程度的不斷發(fā)展，煤炭的輸送過程控制也逐漸實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。為了減少因多機(jī)械造成的井下安全隱患，提高礦井中的作業(yè)效率，就需要將煤炭的挖掘、輸送及分揀有機(jī)地結(jié)合起來。通過分析與考察，本文提出一種新型的煤炭輸送機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，此裝置包括裝煤機(jī)械手、煤炭帶式傳輸裝置及觸摸顯示裝置等。利用西門子S7-200 PLC編程軟件，結(jié)合氣動(dòng)裝置、光電傳感器、變頻器、步進(jìn)電機(jī)等實(shí)現(xiàn)了裝煤機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了煤炭的準(zhǔn)確有效傳輸，并可以根據(jù)工位的需要調(diào)節(jié)傳感器及限位開關(guān)的位置。

1　煤炭輸送控制過程分析

針對(duì)目前煤炭輸送以人工控制為主的情況，以氣動(dòng)裝置、傳感器、PLC為控制核心實(shí)現(xiàn)井下煤炭輸送自動(dòng)控制系統(tǒng)，煤炭輸送機(jī)的控制流程如圖1所示。

 

圖1　煤炭輸送機(jī)控制流程

2　煤炭輸送機(jī)控制系統(tǒng)氣動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

氣動(dòng)控制是既經(jīng)濟(jì)又安全可靠的一種控制方式，在煤炭輸送控制系統(tǒng)中，煤炭的推出、抓煤機(jī)械手臂伸縮和升降、手爪的夾緊及煤炭中金屬及塑料物品的推出等動(dòng)作都利用氣缸來實(shí)現(xiàn)，通過6個(gè)電磁換向閥對(duì)6個(gè)氣缸進(jìn)行控制。煤炭輸送機(jī)的氣動(dòng)控制原理如圖2所示。

3　基于PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1　煤炭輸送機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1.1　I/O端點(diǎn)分配

控制系統(tǒng)通過輸入端子將傳感器、行程開關(guān)等輸入信號(hào)傳遞給PLC，PLC經(jīng)過程序運(yùn)行和處理后再把輸出信號(hào)通過輸出端子輸出，這些輸出信號(hào)主要是對(duì)傳輸機(jī)的電磁閥、變頻器等進(jìn)行控制，根據(jù)要求，輸入點(diǎn)數(shù)為I0.0～I(xiàn)0.7、I1.0～I(xiàn)1.7、I2.0～I(xiàn)2.4共21個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)為14個(gè)，CPU型號(hào)為226可編程控制器。內(nèi)部程序主要使用移位指令完成。控制系統(tǒng)I/O分配表如表1所示。

3.1.2　PLC外圍接線設(shè)計(jì)

PLC外圍接線圖如圖3所示。

3.2　煤炭輸送機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

PLC上電啟動(dòng)后首先執(zhí)行內(nèi)部初始化,且可以根據(jù)觸摸屏實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)的轉(zhuǎn)換。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了主程序和子程序調(diào)用的功能，在遇到故障后可以隨機(jī)調(diào)用其中一段子程序進(jìn)行檢修。該控制系統(tǒng)程序主要包含的程序段有上煤檢測(cè)程序段、抓煤機(jī)械手抓煤程序段、煤炭運(yùn)輸程序段、煤炭雜物檢測(cè)與分揀程序段，并能進(jìn)行相應(yīng)的程序狀態(tài)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)故障復(fù)位。部分程序段如圖4、圖5所示。

 

圖4　上煤檢測(cè)程序段　　　　圖5　抓煤機(jī)械手程序段

4　在線監(jiān)控及通訊

本文所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)是由PLC、觸摸屏、電控設(shè)備、數(shù)據(jù)交換設(shè)備、信號(hào)采集裝置等組成。PLC負(fù)責(zé)完成信號(hào)處理、邏輯判斷、故障診斷和參數(shù)記憶等功能。通過傳輸機(jī)上的數(shù)據(jù)采集模塊采集煤炭的重量信號(hào)來確定是否開啟自動(dòng)挖掘機(jī)，輸送機(jī)的傳送量、上煤情況、每個(gè)分揀口的輸出情況、傳輸電機(jī)的定子溫度、軸承的溫度等各參數(shù)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集模塊采集后再經(jīng)過轉(zhuǎn)換顯示在地面的觸摸顯示屏上，若出現(xiàn)超標(biāo)情況，控制系統(tǒng)將出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)，井上人員可以根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整或緊急停車，實(shí)現(xiàn)地面監(jiān)控站的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

5　小結(jié)

利用氣動(dòng)技術(shù)，以西門子S7-200型PLC為核心開發(fā)了煤炭輸送機(jī)控制系統(tǒng)，通過對(duì)其邏輯關(guān)系的研究進(jìn)行了程序設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了井下煤炭輸送的可靠性。通過觸摸屏MT506MV可以實(shí)現(xiàn)井下輸送機(jī)各工作界面的切換，進(jìn)行故障的實(shí)施巡查及控制方式轉(zhuǎn)換，還可以對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，提高了煤礦生產(chǎn)的安全性。總之，該控制系統(tǒng)的使用將大大提高井下煤礦作業(yè)的自動(dòng)化程度，為煤礦安全生產(chǎn)提供了一定保障。

參考文獻(xiàn)：

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文章編號(hào)：1672-6413(2016)04-0162-03

收稿日期：2015-11-08；

修訂日期：2016-05-15

作者簡介：王素粉(1981-)，女，河南周口人，講師，碩士，主要從事機(jī)械制造及自動(dòng)化方面的教學(xué)與研究工作。

中圖分類號(hào)：TP273∶TD5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Design of A Coal Conveying Control System Based on PLC

WANG Su-fen

(Department of Mechanical and Electrical Engineering, Sanmenxia Vocational and Technical College, Sanmenxia 472000, China)

Abstract： The key problems of coal conveying control system are analyzed, and a coal conveying control system based on Siemens PLC S7-200 is designed, which is combined with pneumatic technology and sensor technology. The logic relationship of control links is analyzed, the communication of the control system with the upper machine is designed, and the online monitoring is realized, the automation level of coal transportation is improved.

Key words： PLC; coal conveying; control system; design