利用PLC控制变频器实现胶带机的动态调速

工业技术　２０ｌ４年第９期Ｉ科技创新与应用　基于煤矿胶带输送机ＰＬＣ控制系统探讨　

潘成帝　刘潺潺　秦字：　（１、安徽恒源煤电股份有限公司煤矿机电科，安徽淮北２３５１００　２、安徽恒源煤电机械总厂恒源维修站，安徽淮北２３５１００）　

摘要：长期以来我国的煤矿企业进行运输的设备采用的都是继电器一接触器控制系统，其在运输的效率及安全性上较差，而利　用ＰＬＣ作为煤矿传输机输送系统的控制中心，不仅可以满足不同的需求，而且有效的提高了系统的可靠性和工作效率，并为生　产和调度管理提供了非常大的便利性，对于矿井生产现场的需求能够进行有效的满足。　关键词：煤矿；ＰＬＣ系统；胶带式输送机；集中控制系统　

１系统需求　’　目前在煤矿企业生产当中，其运输设备都常都是由带式输送机、刮　板输送机和转载输送机组成，这些设备运行的高效性和安全性，直接关　系到矿井能否正常生产，对矿井的产量具有较大的影响。长期以来在我　国矿井的传输带传送方式中，其控制都是由继电控制系统来完成的，这　种系统需要每条输送带独立进行开停控制，控制灵活度较低，而且系统　较为分散。由于在实际生产中，每条输送带的配置都有所不同，控制系　统又是由人工来进行操作的，不仅操作人员具有较大的劳动强度，而且　在操作过程中也极易导致误操作的发生，从而导致设备损坏，甚至发生　人员伤亡的事件，使煤矿受到严重的经济损失。而带式输送机利用集中　控制有效的规避了传统运输设备所存在的弊端。其不仅运行上更高效　和安全，其不仅有独立的控制分系统，而且还具有主控机，可以充分的　实现控制和指挥协调作用，其控制模式不仅包括地面控制，而且还有井　下监控，所以其更具安全性。　２　ＰＬＣ系统的主要功能　ｚ１信息实现有效的传递　利用ＰＬＣ系统，可能使巡检人员在工作中及时与沿线人员进行通　话联系，使信息及时进行传递，给检修工作带来较大的便利性。系统带　有速度、过流的模拟量检测。　２．２能够实时了解到输送机的具体工况　ＰＬＣ系统利用电脑屏幕可以将每台设备的运行的情况准确的反映　出来，同时还可以对胶带输送机的故障类型、故障发生时间及故障位置　等进行体现，同时系统还具有较强的存储功能，可能对运行过程中的数　据保留一年，这样工作人员可以很方便的查找到所需要的记录和相关　历史数据。　２．３及时对故障进行报警　当ＰＬＣ系统运行时发生故障时，系统会对故障进行屏蔽，从而使设　备的参数能够及时进行调整，确保设备能够在最短时间内恢复正常运　行状态。而当系统的扫描仪及适配器发生故障时，由于网络的通讯隋况　会受到影响，系统以此会较陕的判断出故障的情况，发出报警。而当Ｉ／０　模块有故障发生时，则ＣＰＵ则会能冠军该模块的状态位来对故障进行　及时侦测，从而发出报警。而在传感器和信号线断线时，则ＰＬＣ会通过　测量值来对故障进行判断，从而发生报警。　２．４实现对输送机的保护　ＰＬＣ系统在输送机Ｅ的应用，有效的保护了输送机运行中的安全　性，其通过在给煤点设置堆煤保护和纵向撕裂保护来避免胶带机发生　严重的事故。同时为了避免输送过程中发生跑偏的情况，而在胶带机每　隔一百米的地方则进行一对跑偏开关的设置，一级用于故障报警，二级　则用于故障停车时使用。而为了能够在发生紧急情况下进行及时停车，　则每隔一百米即设置了拉线开关，不仅可以有效的保证设备，同时也确　保了人身的安全。同时为了防止堆煤事故的发生，则在机头部位设置了　堆煤传感器。而为了避免巷道发生火灾，则安装了烟雾传感器。胶带机　的主滚筒，由于在不停的运转过程中温度极易升高，所以通过温度传感　器的设备，有效的实现了对滚筒温度的检测，一旦出现超温情况发生　时，则利用自动撒水装置来进行洒水降温，从而保证主滚筒运行的安全　性。　３　ＰＬＣ集中控制系统的工作原理及控制方式　３．１系统的工作原理　采用ＰＬＣ作为控制中心，采用串行通信方式实时监测拉绳、跑偏、　温度、烟雾、开停、速度、堆煤、洒水、电流、电压、物料等传感器的检测的　信号及执行设备的状态信号。操作人员在地面监控室通过｛寸算机控制　井下各胶带输送机及给煤机的顺序启、停控制，实现集中自动控制。　３．２控制方式介绍　（１）地面集控。地面集控分为地面远控集中控制和地面自动集中控　制，在每部胶带输送机机头安设了胶带输送机集控操作台，当该操作台　的远程　地显示远程时表明此时操作人员在操作室可直接通过键盘或　鼠标点击就可以完成对该胶带输送机的地面远程启动操作，当地面集　控人员点击该胶带输送机启动字样时该胶带输送机就会启动。如此可　以同样的操作完成对任何一部胶带输送机的远程启动。　（２）人工就地控制。井下操作司机、检修人员可分别在各条胶带输　送机机头及其它设备机头控制该设备的启停。当该胶带输送机集控分　站的远程僦地按钮显示就地时，此时地面集控室操作人员不能完成对　该胶带输送机的远程操作；若要对其操作只能由司机亲自去胶带输送　机现场去按启动按钮方可启动该胶带输送机。该按钮在点动胶带输送　机或检修胶带输送机时适用。　３．３　ＰＬＣ集中控制系统工作流程　系统开机以后，首先检测工作状态选择按钮，若处于工作方式，则　进行正常的运行；若处于检修或事故状态，其一，首先转入相应检查方　式控制功能块，再转入故障诊断；其二，转入就地方式，再转入就地方式　控制蜘集中控制方式控制块，同样转人故障诊断。任何情况，急停按钮　均可停止全部设备，以备突发事故时使用，以保证ＰＬＣ集中控制的胶带　运输机的安全运行。　４胶带输送机集中控制系统的干扰源及其解决措施　４．１主要干扰源　（１）电源线引人干扰。ＰＬＣ系统的正常供电电源均由电网供电。当　电网上的大型电力设备启停时会引起电网电压的波动，从而产生谐波，　造成ＰＬＣ控制系统出现故障。　（２）信号线引入干扰。信号线干扰信号主要通过两种途径传输到　ＰＬＣ控制系统，一是通过变压器供电电源或公用信号仪表的供电电源　串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干　扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。　（３）接地干扰。ＰＬＣ应用系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和　保护地等。接地系统混乱会引起各个接地点电位分布不均，引起地环路　电流，影响系统正常工作。　４．２抗干扰措施　（１）抗供电电源干扰。一是采用专用电源，与大的用电设备分开，避　免大用电设备启、停时对电源供电电压的影响。二是控制的交流电源与　ＰＬＣ机之间采用双屏蔽的隔离变压器。三是在隔离变压器和ＰＬＣ之间　加装交流稳压器或交流低通滤波器，以滤除高频脉冲，提高电源稳定　性，从而降低电网电压波动对眦电源电压的影响。　（２）抗输入、输出端的干扰。一是输＾端有感ｆ生负载时，为了防止反　电动势损坏模块，可在交流信号输入端并联ＲＣ浪涌吸收器或压敏电阻　ＲＶ，在直流信号端并联续流二极管ＶＤ或压敏电阻ＲＶ或稳压二极管　ＶＳ或ＲＣ浪涌吸收器等。二是ＰＬＣ的输出负载可能产生干扰，要采取　相应措施加以控制，控制器触点开关量输出的场合，应采用输出端抗干　扰电路以减轻和消除干扰。　（３）接地系统抗干扰。ＰＬＣ控制系统可以采用直接接地方式，而在　接地时应采用一点接地，要用较粗的接地线，这样可以使各电路部件之　间的电位差减少，降低地环流所带来的干扰。　５结柬语　利用ＰＬＣ集中控制系统来对井下的输送机、给煤机和漏斗等设备　来进行实时监测，可能充分的确保胶带运输机运行的安全性和高效陛，　使自动化设备充分的发挥其高效的作用，有效的保证了煤矿企业的安　全生产，对提高煤矿企业的经济效益具有极其重要的作用。　参考文献　【１】耿文学，华熔．可编程控制器原理、使用及应用实例嗍．北京：电子工业　出版祉．１９９０　［２］钟肇新．可编程控制器原理及应用嗍．广州：华南理工大学出版社，　１９９１．　［３］菲赛尔Ｔ　Ｇ数字电路及报警电路嗍．徐文，等译．北京：机械工业出版　社．１９８５．　

工程管理ｌ　ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ　ＰＬＣ通信技术　在胶带机集控系统中的应用　关伟　（神东煤炭集团设备管理中心，陕两榆林７１９００Ｏ）　摘要：煤矿胶带机集控系统运行安全可靠与否直接影响矿井的经济效益。本文介绍了～　种基于ＰＬＣ的胶带运输机集　中控制系统，该系统设置了现场控制站乖一个控制主站，建立了ＣＣ—ＬＩＮＫ通讯网络，实现了对胶带运输机系统设备的集　中监控，取得了提高生产效率、减少现场操作人具、提高安全性的良好效果。　关键词：ＰＬＣ；集中监控；胶带运输机　●　一、集控系统的描述　ＡＢ公司生产的智能皮带机集中控制与监测系统是应用于胶带　运输自动化的高科技产品。本系统采用全分布式控制结构。由地面控　制站和综合控制台组成。综合控制中心位于地面中央控制室。控制主　站和控制分站之间采用开放的网络总线结构ＣＣＬＩＮＫ，控制主站和　和操作台的监控上位机之间通过ｃｃ—ｕＮＫ总线联接。控制分站负　责现场设备的数据采集和控制，通过监控，可对整个系统的设备进行　监视和集中控制。本系统具有防潮、抗干扰能力强，现场易编程、易扩　展，基本免维护，并能够实现软件控制化，自动检测系统故障等功能。　系统采用多台ＰＬＣ组成数据传输网络，达到不同的规模控制，完成　一个系统多条皮带全过程的监控、监测、连同地面指挥管理中心站，　构成一个完善的监控系统。　二、网络系统　在控制距离大于１２００ｍ的２个控制站间要加中继器．在胶带机　头设置控制设备分站。控制设备分站负责现场的信号采集与现场的　实时控制。系统为实时监控网络结构，具备完善的生广＝监控管理功　能。对胶带运输主要环节及相关辅助环节的生产过程进行实时数据　采集、传输、处理、显示、记录打印，对胶带运输系统进行远程集中控　制。监控网络实施后，操作员可在中控室终端上监视控制胶带运行过　程．完成对胶带运行及相关环节的“就地遥测、遥信和遥控”，实现胶　带运输机生产系统的综合自动化。　有以下功能：（１）实时运行参数监测。各个监控系统实时采集生产　工况参数，采用图形、报表的形式显示系统的实时工况及目前产量、　总量等。（２）实时过程控制。分析采集的参数，子系统自动完成过程控　制，或由操作员操作控制。（３）ＪＮ史数据查询。把实时监测的数据存储　于数据库中，可实现历史回显、历史趋势分析，及图形等进行综合分　析。（４）设备故障及模拟量超限报警。当设备故障或模拟量超限时，生　产监测及管理网络同步显示故障设备名称，并可实现语音报警、实时　打印故障。（５）优化生产计划。在网络服务器中建立了综合历史数据　库，定时将生产、经营等数据存人数据库中，为今后制定生产计划提　供参考。　三、操作员工作站　根据监控子系统功能，在监控中心设置工作站，运输系统监控工　作站它们的职能有：（１）实时设定各种运行、生产工艺参数。（２）提供交　１７０　互式全中文界面的操作平台，各于系统设备运行状态及参数直观动　态显示。（３）根据操作人员不同，设定不同的使用枉限，各司其职　（４）实　时监视各子系统传感器的当前状态及参数。（５）根据工艺流程及联锁　关系实现各子系统的自动／手动／就地控制。（６）实时监视各子系统设　备的运行参数及状态，同时将各参数数据贮存于硬盘，将必要的教据　上传至数据服务器。（７）对各个设备及必要传感器的故障状态实时报　警，报警方式为声光报警，并且打印实时报警，同时将报警数据贮存　入数据服务器．以便对报警信息进行事故分析。　四、工程师站　工程师站除具有操作员工的一切功能外，还有如下功能：（１）根据　工艺的调整在线修改控制器程序，以适应新工艺的需要。（２）当某个子　系统的操作员工作站发生故障时，可马上通过设定操作人员权限，将　工程师站转换成为该子系统的操作员工作站。（３）将监控系统中有关　数据进行转换，进入全矿的信息管理系统中。（４）设置彩色打印机，打　印实时的彩色画面及彩色的趋势图。　五、皮带运输监控系统　系统采用多台ＰＬＣ组成数据传输网络，达到不同的规模控制。完　成系统内皮带、给煤机的全工作过程的监控、监测、连同地面中控室，　构成一个完善的监控系统。（１）启动设备前由集控台发预告信号，预告　３ｏ秒后，若现场均满足集控自动启动条件，设备按顺序自动启动。现　场可用停车钮停止启动过程。（２）实现胶带机运输系统集中监控，实时　监控设备状态和运行参敫，并显示数据曲线，重要信息记录在硬盘。　（３）现场信号箱设起／停车按钮，现场可随时停车。若设备由集控启动，　控制系统接到现场停车停号后，可作急停处理，实施故障停车操作。　（４）控制方式分集控自动／集控手动／就地，三种方式可转换。正常生产　时，使用集控自动方式，设备按工艺要求的顺序和流程由中央控制台　自动启停；集拉手动时，可在中央控制台操作各设备，无闭锁和联动　关系；就地时，在现场操作。（５）按“技术规定”胶带运输机装设拉线开　关、跑偏保护、低速保护等，这些信号均接人集控系统，参加设备的紧　急停车和闭锁停车。（６）对设备故障和工艺参数的异常实时报警，并进　行声光提示。一般故障只报警，现场非正常停车或严重故障时，故障　设备及其上游设备紧急停车，下游设顺煤流延时闭锁停车。　六、系统功能介绍　（

煤矿生产中用PLC控制胶带输送机初探

【摘 要】某矿胶带运输系统线路长、岗位多、联络环节多,针对这些特点，该矿采用了plc集中控制系统控制煤矿胶带输送机,从而实现了主煤流系统的集中控制和胶带输送机的安全高效运行，取得了明显的经济效益。

【关键词】胶带输送机；plc；集中控制；工作原理

引言

某矿由于采区开拓不断延深,井下输煤主要运输工具——强力胶带输送机和各采区胶带输送机需要不断延长,煤流的转载90%是由采区胶带输送机直接转载到主胶带输送机上,这样就形成运输系统线路长、岗位多、联络环节多等特点,人员分散,不利于安全生产和科学管理。为解决该问题,并根据煤矿运输标准化管理的需要,达到设备安全可靠运行以及减人提效目的,该矿使用plc集中控制系统来控制胶带输送机,该集中控制系统采用kxj-0.25/660/380/127矿用隔爆兼本安型plc,通过集中控制和工业电视相结合,对井下主煤流强力胶带输送机和振动给煤机及煤仓煤位计等相关设施进行监测,实现了主煤流系统的集中控制。

1 系统组成

plc集中控制系统由地面控制中心、传输线路、井下分站、相关保护装置等部分组成。结合该矿的实际要求,本着方便安装的原则,该plc集中控制系统采用西门子s7-300系列plc。该煤矿公司共有12条胶带和5个煤仓安装了plc控制系统,其中北翼4条胶带和北

翼煤仓、南翼5条胶带和南翼1号、南翼2号、南翼3号煤仓、石门2条胶带和石门煤仓外加1条三水平暗斜井胶带。以南翼5部、南翼4部和南翼3号仓为例,南翼5部胶带输送机和南翼4部胶带输送机以及南翼3号煤仓构成一个小的局部闭环回路,煤仓煤位的高低可以通过人为设置极限值,当煤位达到高或低的极限值时要求必须立刻停止胶带输送机运行。本着逆煤流开、顺煤流停的设计理念,在胶带与胶带之间可以设置有联锁和单机启动,同时安装胶带的六大保护装置,即堆煤、温度、烟雾、速度、跑偏和自动洒水装置;为了突出该系统的优越性和科技性,增加了对一些重要数据的实时掌握功能,如电动机的电压和电流等,在每部胶带输送机的落煤点设置了工业视频头,该视频头信号采用点对点的光纤模拟量传输方式,能保证现场信号和地面集控人员所看一致。

一 、课题背景

随着科技的进步，工业生产中的自动化程度越来越高。电机的使用也越来越普遍。由于普通直流电机结构的局限性，从而使交流电机的得到了生产中的大量运用。交流电机中三相异步电机凭借它诸多优点更是广泛的应用在生产过程中！然而电机调速问题日趋重要。三相异步电机的调速有变级调速，改变转差率调速和变频调速。变级调速是有极调速，转速不能连续变化，并不能满足各种生产的需要。改变转差率调速有消耗能量多，不经济等缺点。而变频器有调速范围大，机械特性硬，转速可以平滑改变等优点。使其在生产过程中得到了广泛的运用！

二、课题概述

通过变频器控制三相异步电机的转速。再通过PLC控制变频器的通与断从而能够控制电机的启停，正反转和运行的时间。

变频器电机的调速方式有很多种，可以通过变频器调速面板基本操作，控制端口开关操作，模拟信号操作和多段固定频率操作。运用PLC可以控制变频器的开关量的输入与否来控制了变频器，最终实现的对电机转速的调整。PLC的应用可以实现自动化的控制。避免看人的手动操作，实现了生产过程的自动化！

三 PLC（可编程控制器）

3.1 PLC简介

PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义： PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.PLC是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLC 。