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基于PLC實(shí)現(xiàn)的101皮帶與給煤機(jī)聯(lián)鎖
摘 要：目前隨著科技的不斷發(fā)展，煤礦企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備也在逐漸朝著現(xiàn)代化、自動化和系統(tǒng)化的方向不斷發(fā)展。三河尖煤礦洗運(yùn)科也引進(jìn)了大型PLC集中控制系統(tǒng)，極大的提高了煤炭洗選的自動化、集成化，提高了生產(chǎn)的效率。但是在實(shí)際的使用過程中，洗運(yùn)科原煤運(yùn)輸系統(tǒng)的101皮帶并沒有完全自動化，其與主井口的給煤機(jī)沒有進(jìn)行電氣聯(lián)鎖，這樣對于生產(chǎn)的安全性產(chǎn)生了不利影響。為此，三河尖煤礦企業(yè)決定對系統(tǒng)進(jìn)行改造，利用PLC實(shí)現(xiàn)101皮帶與給煤機(jī)的聯(lián)鎖。現(xiàn)本文就主要對這一改造過程進(jìn)行了探究，以供相關(guān)人員參考。
關(guān)鍵詞：PLC;101皮帶;聯(lián)鎖;給煤機(jī)
PLC作為一種可編程控制技術(shù)，在現(xiàn)代多種自動化設(shè)備中有著廣泛應(yīng)用。尤其是近年來PLC技術(shù)逐漸成熟完善，微處理芯片價格下降使得PLC成本下降，更是使得PLC的應(yīng)用范圍更廣。三河尖煤礦洗運(yùn)科原煤運(yùn)輸系統(tǒng)在進(jìn)行改造時，首先也考慮采用PLC技術(shù)作為改造工程的首選技術(shù)。技術(shù)人員結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)情況和運(yùn)輸系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了兩種改造方案。以下本文就對這兩種改造方案進(jìn)行分析，并指出方案一是相對較為優(yōu)良的改造方案，取得了很好的改造效果。
一、問題提出
101皮帶是三河尖煤礦洗運(yùn)科原煤運(yùn)輸系統(tǒng)中的主要運(yùn)輸皮帶之一，全礦年產(chǎn)的200多萬噸原煤要經(jīng)過它輸送到洗運(yùn)科原煤分選車間，因而其運(yùn)行是否安全可靠直接影響到礦井的原煤生產(chǎn)。原電器控制系統(tǒng)中101皮帶與主井口給煤機(jī)沒有電氣聯(lián)鎖，也就是說當(dāng)101皮帶停止運(yùn)行時而向101皮帶給煤的給煤機(jī)不會自動停止運(yùn)行，由于給煤機(jī)運(yùn)行時的噪音、電器故障等客觀和主觀因素，有時會出現(xiàn)皮帶停止運(yùn)行時給煤機(jī)司機(jī)不能及時發(fā)現(xiàn)停車，造成煤碳埋機(jī)尾撕斷皮帶的惡性事故，給安全生產(chǎn)留下了隱患，嚴(yán)重的影響了礦井的安全生產(chǎn)。
二、技術(shù)分析
一般電氣聯(lián)鎖的實(shí)現(xiàn)是采用交流接觸器的常開或常閉輔助觸點(diǎn)串入另一電路中實(shí)現(xiàn)電器聯(lián)鎖，而101皮帶的控制電動機(jī)的交流接觸器位于原煤主廠房三樓的配電室，為抽屜式控制柜。一次回路為交流660V電壓，采用暗管式布線，二次控制回路為交流220V電壓。而給煤機(jī)電器控制柜位于主井口，兩地相距200余米，一次回路為交流380V電壓，兩控制柜距離較遠(yuǎn)，因而給布聯(lián)鎖線帶來了一定的困難，在技改時集控上軟件也沒有實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖。為了解決這一問題對現(xiàn)場進(jìn)行多次研究分析綜合各種因素提出了兩種解決方案。
三、改造方案
方案一：利用plc控制器檢測皮帶的運(yùn)行與停止。
PLC組成：
PLC由中央處理單元，輸入輸出單元高速計數(shù)單元組成。西門子研制的PLC以其極高的性能價格比，在國內(nèi)占有很大的市場份額，在我國的各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。S7-300屬于模塊式PLC，主要由機(jī)架、CPU模塊、信號模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程設(shè)備組成，各種模塊安裝到機(jī)架上。通過CPU模塊或通信模塊上的通信接口，PLC被連接到通信網(wǎng)絡(luò)上。
PLC可以認(rèn)為是由輸入部分、控制部分和輸出部分等組成，但它是采用大規(guī)模的集成電路的微處理器和存儲器來代替繼電器控制線路，控制作用是通過編制好并存入內(nèi)存的程序來實(shí)現(xiàn)的。輸入部分是用于接受外部輸入信號，與外部輸入設(shè)備連接�？梢缘刃橐粋�受控于外部用戶輸入設(shè)備的繼電器線圈(輸入繼電器)�？刂撇糠质堑刃в谝粋�受控于內(nèi)部邏輯的一個線圈，接點(diǎn)可用于驅(qū)動外部輸出設(shè)備的繼電器。輸出部分是用于與外部輸出設(shè)備連接。PLC運(yùn)行時，內(nèi)部要進(jìn)行四大類操作[28]：公共操作(以故障診斷、通信處理為主)，數(shù)據(jù)輸入和輸出操作，執(zhí)行用戶程序的操作，以及服務(wù)于外部設(shè)備的操作(如果外部設(shè)備有中斷請求)。
目前中國市場上應(yīng)用最多的是德國西門子品牌的PLC和日本三菱品牌的PLC。日本三菱FX-1S PLC是一種集成型小型的PLC，具有體積小功能強(qiáng)大價格便宜等優(yōu)點(diǎn)，而且性能穩(wěn)定易于編程。西門子S7-200也是一種中小型PLC，但是它體積和價格要高于FX-1s，其優(yōu)勢主要在通訊功能上，但在這里不需要通訊，綜合各方面的因素決定采用三菱FX-1S PLC控制器。利用PLC對101皮帶的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測。在101皮帶的機(jī)尾滾筒上安裝磁鋼，用NPN形磁感應(yīng)傳感器對其進(jìn)行檢測，滾筒每旋轉(zhuǎn)一圈給PLC一個脈沖信號，用速度檢驗(yàn)指令SPD來測速，當(dāng)檢測到速度為零時，輸出繼電器動作斷開給煤機(jī)的二次控制回路，同時警鈴響三聲報警。其優(yōu)點(diǎn)為101皮帶的電氣部分不需任何改動并能實(shí)現(xiàn)自動報警。缺點(diǎn)是需要PLC一個，滾筒上要加傳感器成本較高。其傳感器電路圖和給煤機(jī)回路分別如圖1、圖2所示：
圖1 傳感器電路圖
圖2 給煤機(jī)控制回路
FX-1S 三菱plc控制程序如下：
0 LD M8000
1 SPF X000 K1000 D0
8 LD M8000
9 CMP K1 D0 M0
16 LD M2
17 OUT Y000
18 LDI C0
19 ANI M2
20 ANI T1
21 OUT T0 K10
24 LD T0
25 OUT T1
28 LDI C0
29 AND T0
30 OUT C0 K4
33 OUT Y001
34 LD M2
35 RST C0
37 END
方案二：從主廠房的電器控制室引出101皮帶電動機(jī)的交流控制器輔助觸點(diǎn)常開信號，然后串入井口給煤的二次回路中，當(dāng)101皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)時，控制電動機(jī)的交流接觸器吸合，常開輔助觸頭閉合，井口給煤機(jī)啟動做好準(zhǔn)備工作。當(dāng)101皮帶停止運(yùn)轉(zhuǎn)時，101皮帶電動機(jī)的接觸器常開輔助觸點(diǎn)斷開，從而切斷給煤機(jī)的控制電路，給煤機(jī)停止工作。其缺點(diǎn)是要用到101皮帶的控制電路，并要從配電室放200余米控制線至井口，放線比較困難。其電路圖如圖3所示。
四、問題解決
綜合考慮各方面的因素最終采用方案一。經(jīng)過一年來的實(shí)際運(yùn)行證明其運(yùn)行可靠，對安全生產(chǎn)起到了良好的作用，保證了礦井的安全生產(chǎn)。
五、結(jié)論
生產(chǎn)實(shí)踐表明，結(jié)合實(shí)際需求對101皮帶和給煤機(jī)進(jìn)行聯(lián)鎖改造，解決了多年來遺留下來的安全生產(chǎn)隱患。PLC的使用極大的減少了設(shè)備故障，為保證煤礦的安全生產(chǎn)、減人提效，提供了堅實(shí)的基礎(chǔ)保障，為保證安全生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。具有很大的推廣價值。
參考文獻(xiàn)：
[1]李曉靜.礦用膠帶輸送機(jī)自動控制系統(tǒng)研究[D].太原：中北大學(xué)，2014.
[2]王波.基于PLC的礦用皮帶運(yùn)輸機(jī)集控系統(tǒng)的開發(fā)與研究[D].太原：太原理工大學(xué)，2011.
[3]楊薛.多級皮帶機(jī)集中控制系統(tǒng)的設(shè)計[D].淮南：安徽理工大學(xué)，2015.
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