PLC在煤矿井下皮带运输中的应用

1、PLC在煤矿井下皮带运输中的应用沈占彬，彭秋红（平顶山工业职业技术学院，河南 平顶山 467001 )摘要：本电控系统中，采用德国西门子公司生产PLC S7-300和S7-400配以必要的检测、控制组件和显示仪表及电脑监控，完成皮带运行过程中的逻辑、时间、速度方向控制，PID闭环控制、安全保护等多种功能。关键词：PLC；控制系统；运行原理；电气制动The PLC is under the coal mine well application with the leather belt conveyanceSHEN Zhan-bin，PENG Qiu-hong(Pingdingshan Indu

2、strial Collage of Technology，Pingdingshan 467001,china)Abstract:This electricity controls in the system,adopt Geman siemens Company to produce the PLC S7-300 and S7-400 go together with the necessity of examination,the control module and the manifestation appearances and computer superuise and contr

3、ol,Completes in the leather belt movement process,the logic、the time、the speed direction control ,the PLD closed-loop control,the safe keeping of security and so on the many kinds of functions.Key Words:PLC;control system;movement priciple;the electricity applies the brake0 前言平煤集团四矿丁七钢缆皮带原采用继电器控制、调压

4、器调速系统，由于耗电量大，维护困难，设备陈旧不能适应现代化生产的需要，决定对其进行技术改造。1 PLC系统的组成操作PLC保护PLCCPU信号模块信号模块CPUCP340电脑RS485本电控系统中，使用两个独立的PLC子系统组成一个PLC网络系统，其中一个PLC安装在操作台（简称操作PLC）中，另一个PLC安装在PLC保护柜（简称保护PLC）中，使用一根二芯电缆将两个PLC连接在一起，组成一个MPI网络；在操作PLC中，通过CP340模块与上位机进行通信，使用RS-485标准通信接口，其组成框图如图所示。 图1：PLC系统组成框图Fig.1:the system of PLC composit

5、ion diagram1.1 操作PLC的组成及功能（1）组成操作PLC安装在操作台的后侧，它由下列模块组成：模块名称模块型号模块数量电源模块PS-307/5A 1CPU模块 CPU314 1输出模块SM322/16xREL 3输入模块SM321/32xDC24V 1通信模块CP340-RS422/485 1它们的地址分别为：第一个输出模块地址是：Q0.0-Q0.7，Q1.0-Q1.7 共16个输出端子；第二个输出模块地址是：Q4.0-Q4.7，Q5.0-Q5.7 共16个输出端子；第三个输出模块地址是：Q8.0-Q8.7，Q9.0-Q9.7 共16个输出端子；输入模块地址是： I12.0-I

6、12.7，I13.0-I13.7，I14.0-I14.7，I15.0-I15.7 共32个输入端子；通信模块地址是： 320-335 共16位。（2）功能操作PLC的主要功能有：接收外部信号输入（操作台面板上的选择开关信号、按钮信号、由保护PLC传来的信号及由上位机传来的信号），按照拟定的逻辑控制操作台面板上指示灯的状态，将部分输入/输出信号发送给保护PLC，将全部输入信号发送给上位机系统。当PLC与上位机的通信正常时，封闭操作台中的ZJ5、ZJ6、ZJ14继电器，使它们不起作用，当PLC与上位机的通信中断时，开启这些继电器，使它们的接点信号输入PLC，以替代来自上位机的信号。1.2保护PLC

7、的组成及功能（1）组成保护PLC安装在继电柜的上部，它由下列模块组成：模块名称模块型号模块数量电源模块PS-307/5A 1CPU模块 CPU314 1输出模块SM322/16xDC24V 2输入模块SM321/32xDC24V 2它们的地址分别为：第一个输出模块地址是：Q0.0-Q0.7，Q1.0-Q1.7 共16个输出端子；第二个输出模块地址是：Q4.0-Q4.7，Q5.0-Q5.7 共16个输出端子；第一个输入模块地址是：I8.0-I8.7，I9.0-I9.7，I10.0-I10.7，I11.0-I11.7 共32个输入端子；第二个输入模块地址是：I12.0-I12.7，I13.0-I1

8、3.7，I14.0-I14.7，I15.0-I15.7 共32个输入端子；（2）功能保护PLC的主要功能有：接收外部信号输入（继电器接点信号、接触器信号、传感器信号及由操作PLC传来的信号），按照拟定的逻辑控制继电器动作（包括起车预告、电气制动停车、紧急停车及正常停车等），将全部输入信号及部分输出信号发送操作PLC。2 钢缆皮带控制系统运行原理2.1 运行方式(1). 以电动机运行方式分，共有四种运行方式：均转矩运行、均转速运行、1#单机运行、2#单机运行。(2). 以电动机的运行速度分为三种运行方式: 运煤(<2.5m/s)运人(<1.8m/s)验绳(<0.63m/s)这三

9、种速度运行状态由选择开关03XZK决定。具体速度状态由给定方式决定。当1JA置于手动时, 其速度取决于(外控)(内控)电位器,但速度不会超过速度限制。当1JA置于自控时, 运行速度完全取决于三种速度状态，并且在本系统中可以任意设置三种速度值。2.2 均转矩运行原理均转矩为1#, 2#电动机联动方式之一，均转矩运行框图如图(2)所示，由方框图中可知，两套调节系统共用一个给定积分器和一个速度调节器，速度调节器的输出即为电流调节器的给定值，因而两个电流调节器给定值相同，当两台电机电流反馈强度相同时，可使同时工作的两台传动系统的输出直流电流值相等，我们知道电动机转矩公式为：Te=CmFeId 其中:

10、Cm是电机常数 Fe额定磁通 Id电机电枢电流图2：均转矩运行框图Fig.2:even troque movement diagram在本系统中，两台电机为串联激磁，因而可以认为两台电机磁通相同。此时如果两台电机电枢电流相同，则其转矩一定相等，从而达到均转矩的目的。均转矩就是保证两台电机转矩相同，此运行方式也是本系统最重要的运行方式。但应注意的是，系统均转矩运行时，对于1#电动机是一个完整的双闭环系统，因而1#机能够达到理想的速度精度，而2#机仅是一个电流环跟随系统，两台电机虽出力相同，但速度并不一定相同。2.3 均转速运行原理均转速也是1#,、2#电动机联动运行方式之一，均转速的简化框图如图

11、(3)所示。由方框图可知，两套系统只须共用一个给定积分器，也就是说对应两台电机的调节回路的两个速度调节器给定来自同一个给定积分器的输出值。因此只要两台电机速度反馈度相同，就能保证两台电机的转速相同。图3：均转速运行框图Fig.3: even national speed movement diagram均转速运行的目地主要用于换绳工作状态。应当注意：在系统均转速运行时，由于1#、2#机各自实际承受负载的不平衡，两台电机电流不一定相等。2.4 单机运行原理1#电机或2#电动机的单机运行原理相似，现以1#电机单机运行为例说明, 方框图如图(4)所示。实际系统就是一个完整的双闭环系统， 实现闭环工作

12、的工作原理在许多直流调速系统中均有说明。这里不再作详细说明。图4：单机运行框图Fig.4:single plane movement diagram2.5电动机的电气制动(1).电气制动的目的：一是当运人出现负力时，如果不加以制动，钢带机的带速将会越来越快，从而引起乘人超速，对人身安全构成威胁，这是绝对不允许的。二是在一些要求停车的情况下，采用电气制动停车，可使机械损伤大大减轻。(2).电气制动原理在本系统中电动机的制动及降速是采用改变电动机励磁电流的方向，而使电动机产生制动转矩来实现的。因励磁绕组时间常数很大，为了减少转矩反向时间则需要对励磁绕组加一个很大的强励电压，对本系统而言，由于转矩反

13、向时间要求并不高，因而采用2.5倍强励电压(在动态要求较高时采用35倍强励)。机尾信号信号机头电机操作台ASCS0107全数字电控系统沿线保护护轴编码器在本系统中，除运行出现负力时进行电气制动外，当系统出现乘人一级越位、三项保护及润滑油压失常等情况时，也采取电气制动停车以减少机械冲击。图5：数字电控系统Fig.5:digita Electrically controlled system当机尾或机头发出开车信号时，ASCS0107全数字电控系统中的保护PLC对沿线保护和设备进行自诊断，确定各保护都正常时给操作台处的操作PLC发出指令信号，操作PLC接到操作人员的操作信号时，操作PLC向ASCS0107全数字电控系统发出开车信号，触发晶闸管进行变频调速。开车时电机转动，带动轴编码器，轴编码器发出信号送到操作PLC，然后经操作PLC传输到保护PLC，即可实现保护和监控。若机头或机尾不发出开车信号，皮带就不能运转。即实现了信号与电控闭锁方式。3 结语该系统自2003年11月份安装后，维护量大大降低，大部分故障能够在电脑显示器上直接显示，减少了故障查找环节，采用电机电枢相互独立、磁场串联的运行方式、可实现1#、2#单机运行和均转速、均转矩运行，系统控制精度高，操作简单，维护方便，具有较强的自诊断能力，