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基于PLC的矿井皮带集中控制系统应用

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  [摘 要]PLC控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。由于PLC的不断发展,它已将现代信息技术、计算机技术、自动控制技术和通信技术集成到了新的工业自动化控制设备和系统中。
  [关键词]PLC;通讯;监测;
  中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)04-0227-01
  带式输送机又称胶带输送机,是一种连续运输机械,也是一种通用机械,是煤矿生产运输的重要手段。原带式输送机电气控制主要由继电器和接触器控制,人工操作存在劳动强度大、能耗大、维护工作量大、可靠性低等缺点。随着工业化水平的不断提高,采用PLC技术实现皮带集中控制也是煤矿发展的的一种必然趋势。
  一、基本情况概述
  我公司为年产330万吨的矿井,井下原煤的运输主要依托12条主运输皮带完成。各条皮带的运输关系如图示:
  皮带运输关系示意图
  井下设置两大煤仓—-600和-800主储煤仓,皮带通过各种转运最终运煤到两大煤仓中。12条皮带满足了我公司各个生产水平的运输,起到了重要的作用。目前各条皮带控制系统不一,汇集多个厂家产品,如天津贝克、常州联力、承德普德、唐山东润等,控制实现方式各不相同,但各自实现了本部皮带的集中控制,可以完成启停控制、保护监测、给煤机控制等功能。
  二、问题的提出
  在现有各条皮带的基础上,计划对井下皮带实现集中化控制, 建立井上集控中心,完成对各条皮带的启停控制、保护监测及给煤机控制等功能,实现现场皮带“有人巡视、无人值守”功能,达到减员提效目的。
  三、方案设计
  依托井下已建立的工业环网系统,把各个皮带控制系统直接或间接接入到环网中,实现与上位机的通讯功能。
  1、天津贝克保护系统改造
  天津贝克PROMIS系统,共涉及到四条皮带,分别为503-1、503-2、5011-2和-950三采皮带。这套系统具有完整的保护、操作和语音通讯功能,因此对这4套系统的改造主要是通过通讯方式实现对原控制系统的保护监测和远程操作。
  在原皮带机头硐室内新增一台PLC控制柜,配置RS232通讯模块(采用RK512协议)与贝克控制器通讯,实现监测和控制。PLC再以标准OPC通讯协议直接通过以太网与监控系统通讯,中间不再需要其他通讯转换设备。(如图1)
  2、常州联力保护系统改造
  此保护系统只涉及到-950首采一条皮带,方案是采用一台KJD15A矿用隔爆兼本安型PLC控制器,完成整个系统的数据采集、设备控制、信息传输及网络通讯。将新增的控制站放置在皮带机头硐室KXJ0.2/127皮带保护控制器旁,通过Anybus和控制器进行通讯,实现运行数据的传输和上位机命令的实施等。
  该皮带中的启动设备包括变频器,通过PLC模块中485通讯模块实现与变频器的通讯功能,采集变频器的运行频率、电压、电流、温度等数据,实现了设备监控。(如图2)
  3、承德普德保护系统改造
  此套系统主要涉及到-950二采和-950五采二部两条皮带,承德普德电子的KHP-15型皮带监控保护器无通讯接口,无法识别故障类型,不方便采集现场具体故障类型。仍在机头硐室内增加KJD15A型矿用兼本安型PLC控制站,通过Anybus模块与KHP-115-K-Z控制器通讯,采集故障数据,同时通过通讯达到启停控制的目的。(如图3)
  4、直接为PLC主控器的系统
  此系统主要涉及到-600、-800上仓,5011-1、-950西翼和-950五采一部共五条皮带,因主控器为PLC具有通讯、以太网等功能,因此直接对接井下环网交换机中,实现与上位机的通讯,实现对本条皮带的远程操作和监控。
  此类系统的特点是能够远程深入到PLC程序,可实现临时对皮带故障的屏蔽、增加等操作,大大方便了故障处理等。同时可以随时根据需要进行程序编程、在线监视等,缩短了查找问题时间,保证了安全生产。
  根据实现方案,集中控制主要由四个系统组成:上层监控系统、下位控制系统、监控系统和网络通信系统。
  (1)上位监控系统监控运行过程中的所有信息,其主要功能是监控设备运行状态、过程数据、报警和指导内容显示、设备运行、参数设置、报表打印等。通过现场PLC控制柜,可额外增加煤仓煤位计、红外滚筒温度传感器、速度传感器(接触式4-20mA输出)、电流互感器、电压互感器,电机温度传感器等,使得监测数据更加全面。
  (2)下位机通过控制单元连接的控制装置控制生产过程,接收操作管理信息,实时传输数据,实现分散控制。PLC控制网络的主要任务是实现运输过程的自动控制。因此,需要对参数和设备的运行信息进行自动采集,然后根据预先编程的控制程序进行对比,实现对信号进行控制。完成生产过程的自动化控制。
  (3)监控系统主要通过视频摄像头,监控设备运行状态,通过人员定位系统监控人员的位置等,清楚地掌握人員及设备情况,对生产进行指导。
  (4)网络通信系统是井下自动化的重要支撑,实现所有信息的上下传输,保证系统的正常运行。
  结束语
  系统设计的基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便,以实现整个生产过程的自动化、无人化或少人化,且能够安全、平稳、可靠的运行。
  参考文献:
  [1]詹敏华. 基于PLC的矿用皮带机电气控制系统应用研究[D].安徽理工大学,2016.
  [2]徐健.基于逻辑法的长距离和多方向皮带输送机电气控制系统设计[J].廊坊师范学院学报(自然科学版),2012,12(03):42-44.
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