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1、煤礦井下帶式輸送機(jī)自動控制系統(tǒng)設(shè)計
摘要：為提升煤炭運(yùn)輸效率，以PLC為根底開發(fā)井下運(yùn)輸系統(tǒng)控制裝置。闡述該裝置的系統(tǒng)設(shè)計、軟件設(shè)計和界面。該裝置實現(xiàn)對帶式輸送機(jī)的自動控制，有效改善煤炭運(yùn)輸質(zhì)量及效率。
關(guān)鍵詞：煤礦；帶式輸送機(jī)；自動控制；界面
0引言
某煤礦東一采區(qū)帶式輸送機(jī)主要負(fù)責(zé)運(yùn)輸東一采區(qū)的煤炭，年設(shè)計運(yùn)輸量148萬t。年工作天數(shù)約329天，日工作時間17h。運(yùn)輸能力500t/h，不平衡系數(shù)1.2。為提高運(yùn)輸效率和降低帶式輸送機(jī)的故障率，設(shè)計自動控制系統(tǒng)，運(yùn)用傳感器進(jìn)行監(jiān)測，PLC進(jìn)行參數(shù)顯示。將檢測數(shù)據(jù)傳遞到公司調(diào)度，實現(xiàn)實時監(jiān)測，以提高
2、帶式輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率【1】。
1設(shè)計要求
進(jìn)行各類傳感保護(hù)裝置的選型。如：電流檢測保護(hù)、膠帶跑偏保護(hù)、打滑保護(hù)等裝置。以實現(xiàn)實時監(jiān)測輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，并起到保護(hù)作用。為直觀顯示各項監(jiān)測數(shù)據(jù)，運(yùn)用通信模塊和監(jiān)測主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換〔文字、圖像等顯示〕。
2硬件設(shè)計
選用S7-300PLC作為核心控制單元。主要控制PLC主站、輸送機(jī)保護(hù)局部、機(jī)身PLC控制分站、通信等方面內(nèi)容。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、信息傳送、交換數(shù)據(jù)、顯示、報警等【2】。該系統(tǒng)需要準(zhǔn)確各控制單元的啟停功能。該系統(tǒng)必須具備遠(yuǎn)程控制、單機(jī)控制、多機(jī)聯(lián)動等功能。通過以太網(wǎng)接口向指揮中心傳遞
3、信息。S7-300PLC控制單元包含MAX485串行芯片、電平轉(zhuǎn)換電路〔12V、24V〕，節(jié)點閉合電路值5mA，開路電壓大于200V。帶式輸送機(jī)驅(qū)動方式采用雙直流電機(jī)實現(xiàn)，對控制系統(tǒng)而言，主要控制兩方面的內(nèi)容，即電樞和勵磁回路的調(diào)節(jié)【3】。電樞調(diào)節(jié)：通過2組晶閘管整流器串聯(lián)供電，順序控制晶閘管的開關(guān)電路通斷進(jìn)行主電機(jī)的壓降啟動，從而減輕對電網(wǎng)的無功沖擊；勵磁調(diào)節(jié)：2組晶閘管整流器并聯(lián)供電，從而實現(xiàn)主電機(jī)運(yùn)行中的平緩調(diào)速。
輸送機(jī)保護(hù)裝置主機(jī)型號選用KHP128-Z。〔1〕速度傳感器對輸送機(jī)進(jìn)行速度檢測，假設(shè)出現(xiàn)帶速異常，立即通過主控裝置向電樞〔勵磁〕回路的晶閘管發(fā)出信
4、號；〔2〕溫度傳感器對輸送機(jī)進(jìn)行超溫保護(hù)，對設(shè)備待測點進(jìn)行溫度檢測，超溫進(jìn)行自動灑水保護(hù)〔采用集成感溫探頭檢測，選用本安型〕；〔3〕煙霧傳感器對輸送機(jī)的工作環(huán)境進(jìn)行煙霧檢測，假設(shè)煙霧含量超過0.1mg/m2，將會輸出低電平信號，進(jìn)行對應(yīng)的保護(hù)功能；〔4〕跑偏傳感器對輸送機(jī)的輸送帶進(jìn)行跑偏檢測，使用探桿牽引探桿軸旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)，轉(zhuǎn)動至某個角度會波動行程開關(guān)，然后先主機(jī)發(fā)出跑偏信號；〔5〕堆煤傳感器實現(xiàn)煤位保護(hù)作用；〔6〕撕裂傳感器起輸送帶撕裂保護(hù)作用，當(dāng)作用力大于20N時，發(fā)揮作用，電阻輸出值在2kΩ以下，輸送帶無物料時電阻值大于1kΩ，當(dāng)電阻值在2kΩ以下時，PL
5、C發(fā)出撕裂信號，延時2s主機(jī)停止；〔7〕急停傳感器當(dāng)拉桿承受動力后，隨后將信號輸出，并進(jìn)行鎖定。一旦鎖定，需要人工進(jìn)行復(fù)位后才可以啟動。
3軟件設(shè)計
PLC現(xiàn)場控制和控制中心是通過以太網(wǎng)模塊CP343-1進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)通信功能。在控制中心操作效勞器配置SSIEMENSSOFTNET、Intouch的OPCLINK客戶端驅(qū)動，在此根底上實現(xiàn)兩者間的數(shù)據(jù)交換功能。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。
設(shè)計根本上從數(shù)據(jù)采集、實時監(jiān)管兩個角度進(jìn)行開發(fā)。上位機(jī)檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。
人機(jī)界面通過鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器等實現(xiàn)人機(jī)對話，實
6、現(xiàn)操作者對監(jiān)控系統(tǒng)的具體操控。界面有按鈕〔圖標(biāo)〕和菜單，易于操作。另外，監(jiān)控系統(tǒng)可以對數(shù)據(jù)和不同類別的動態(tài)曲線進(jìn)行實時顯示，具有打印功能。系統(tǒng)的菜單、提示、圖形等采用漢字界面，易于識別。假設(shè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，會出現(xiàn)對應(yīng)故障報警【6】。Database對報警信息進(jìn)行整理歸檔，可按照需求進(jìn)行查詢。
主要表現(xiàn)為各類顯示。如：監(jiān)控軟件總貌、報警、數(shù)據(jù)實時顯示等【7】。所有畫面均可通過動畫的方式顯示，畫面顯示可以對實際情況進(jìn)行模擬，便于操作。
database故障信息database涉及實時記錄、查詢、故障等信息。假設(shè)發(fā)生故障，可迅速查出故障發(fā)生點，便于故
7、障查找和處理。系統(tǒng)在運(yùn)行中，所有數(shù)據(jù)實時保存在database界面。數(shù)據(jù)保存具有實時性和完整性。
用戶將程序通過編程器傳遞到PLC的存儲器，PLC依照預(yù)設(shè)程序進(jìn)行操作，按照存儲地址號從大到小的次序進(jìn)行程序掃描，同時進(jìn)行操作指令的核實。PLC執(zhí)行過程：將輸入信號傳輸?shù)酱娣牌鞅４?。?zhí)行過程不受輸入狀態(tài)的改變而變化，存放器數(shù)據(jù)保持不變。PLC掃描程序，自上而下、從左至右的次序進(jìn)行，沒掃描一條指令，從輸入映像存放器和元素映像存放器中讀取，將執(zhí)行結(jié)果實時輸送。
4小結(jié)
依據(jù)生產(chǎn)需要設(shè)計帶式輸送機(jī)自動控制系統(tǒng)，按照需求應(yīng)用各種傳感器，采用S7-300PLC
8、，確立PLC規(guī)格及相關(guān)功能模塊，進(jìn)行控制流程圖設(shè)計，實現(xiàn)帶式輸送機(jī)自動化控制。有效提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率，同時降低工人的勞動強(qiáng)度，有利于提高生產(chǎn)效率。
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煤礦井下帶式輸送機(jī)自動控制系統(tǒng)設(shè)計
