平煤六矿煤楼运输自动化系统的设计与实现

平煤六矿煤楼运输自动化系统的设计与实现

沈培艺

沈培艺徐州中矿大华洋通信设备有限公司221116

张中委平煤股份六矿机电科467000

摘要介绍了基于西门子PLC的煤楼运输系统的整体设计,并给出此系统的硬件原理简图和软件的实现过程。由本方案指导的项目施工已在中国平煤神马能源化工集团有限责任公司六矿的地面煤楼运输集控系统应用中取得了良好的效果。

关键词PLC以太网控制系统

1.引言

煤矿地面煤楼系统担负着井下生产出来的煤炭对外运输、销售的重要任务,其自动化程度的高低,直接影响到煤矿的产量和效益。根据煤矿地面煤楼运输系统的实际情况及要求,吸取国内外同类产品的先进经验,在将原有的控制系统进行了改造，具备接入自动化控制的条件后，在现场增加PLC控制柜对现场设备进行集中控制,给煤矿带来了显著的经济效益和管理效益。

2．原有煤楼运输系统概述

地面原有两个煤楼因生产流程较多在设备之间通过继电器的运用只简单的实现了不封设备之间的闭锁，而且皮带和电机所必须的大保护基本没有，只在部分转煤点安装了堆煤保护，系统的安全系数较低，生产效率不高；除所有流程共用的设备可以在就地一键启停外其余设备需单独开启，且与前级闭锁效果不是很理想。

3．控制系统硬件组成及网络架构

基于煤楼较大的噪音、震动及较强的电磁干扰，选用西门子公司的S7-300CPU315可编程控制器,该系列PLC可靠性高,配置灵活,且有良好的环境适应性和抗干扰能力。其中一水平煤楼由于几个配电室距离较远，故选用主从站通讯的模式，将主站安放在煤楼主配电室，从站安放在南厂配电室。主站选用S7-300CPU315，从站使用ET-200M做远程I/O扩展，主从站间通过300m的4芯屏蔽通讯电缆使用CPU的DP口进行连接，通讯速率选用能传输较远距离的187.5kb，中间增加电中继，且屏蔽通讯电缆屏蔽层可靠接地，确保从站数据准确可靠；系统增挂CP343模块通过网口与地面环网交换机相连，调度室控制计算机经过环网通过CP343唯一的IP地址或MAC地址与这套系统通讯，如图1

图1一水平煤楼硬件系统架构图

二水平煤楼与一水平各方面相似

由于现场生产需要，两个煤楼之间需进行互相转煤操作，既当二水平煤楼煤量较大且一水平煤楼有充裕的运载能力时，可通过两个煤楼间的联络皮带将二水平的煤部分或全部转运至一水平煤楼；反之亦然。这就需要两套PLC系统间能够在转煤时进行数据交换并形成一个新的设备间的闭锁关系。此实例中通过对两个CPU进行配置然后通过地面工业以太环网进行数据的交换，系统通讯结构图如图5

4.软件设计

控制软件由SIMATICStep7完成,采用梯形图逻辑编制,编程容易、简洁明了、修改方便,包括正常起车、正常运行、正常停车、紧急停车、故障保护等部分,PLC起动后即执行该程序,在执行过程中可随时响应人机界面的访问。由于本系统工作环境中电磁干扰较大，为了防止对模拟量信号产生干扰,通过加装安全栅隔离现场传感器传输过来的4-20mA信号，再将其送至AI模块，较真实的反应了现场情况。

5.系统特点

（1）接入方式

在保留原有老电控的基础上，通过旋钮开关来切换新老电控，切换至新电控时老电控控制回路失电，新电控控制回路得电，反之亦然；正常运行时使用新电控系统，原有老系统备用，新控制系统出现故障时可在3分钟内切换至老系统，以提高生产效率为目的

（2）控制功能

系统工作设有自动/手动2种控制方式。系统上位机上设有：按流程启车（一个流程一个启动按钮）、检修启车、系统急停等按钮。当系统发生紧急故障时,只有当故障排除后,按下故障复位按钮,才能重新起车。在自动状态下,按下某一流程起车按钮,系统就会按照程序设定的模式和间隔时间依次启动设备；流程切换时，直接选择另外的流程启动按钮，系统会根据参与的设备自动启停相应设备，且新流程成功启动后原有流程延时一段时间后才会停止相应设备，两者共用设备在切换时不会停车，有效减少了非故障停车的时间，较大的提高了工作效率

（3）保护功能

①开关量故障保护由于带式输送机距离比较长,沿线配套了如拉绳传感器、机头机尾有跑偏传感器、机头有烟雾、堆煤传感器等保护开关，有效的保证了带式输送机在生产过程中的损坏；

②电机电流保护主电机电流经过电流变送器输出4-20mA电流信号,经过隔离栅后再输入SM322模块,如检测出电机电流超过额定电流,立即停车,保护主电机不被烧毁。

6.结论

该控制系统经过实际应用证明:系统可靠性高、操作简单、运行稳定,给煤矿创造了较大的经济效益,具有较高的推广价值。

参考文献

【1】潘峰.刘红兵西门子PLC控制技术实践[J].中国电力出版社,2008

【2】曹金福.电气控制与PLC[J].化学工业出版社,2010

【3】马丁.西门子PLC200/300/400应用程序设计实例精讲[J].电子工业出版社,2008

【4】康华光.电子技术基础(第五版)[J].高等教育出版社,2007

项目基金：江苏省科技成果转化资金项（BA2010058）