【文章內(nèi)容簡介】 流閥、比例流量閥的控制；人機對話，實現(xiàn)電機速度、運行平衡以及壓力、溫度的控制。根據(jù)白坪煤礦多電機驅(qū)動帶式輸送機控制系統(tǒng)的要求，本文構(gòu)建了由PLC組成的電氣控制系統(tǒng)如圖22所示。圖22 膠帶運輸機控制系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)工作原理井下皮帶運輸監(jiān)控分站作為帶式輸送機的急停、跑偏、堆煤、撕裂、溫度、位移、煙霧等綜合保護及多臺皮帶系統(tǒng)間實現(xiàn)集中控制和打點通訊，同時皮帶運輸監(jiān)控分站將皮帶機的信息上傳到地面中心站由皮帶運輸監(jiān)控軟件顯示、記錄皮帶運輸系統(tǒng)的信息，很方便的了解現(xiàn)場皮帶運輸狀況及出現(xiàn)的故障，以便及時通知有關(guān)部門進行處理，無論是在控制現(xiàn)場還是在辦公室內(nèi)，都可以進行交互式的操作，讓操作者和管理人員作出快捷有效的決策，實現(xiàn)井下皮帶機的監(jiān)控管理，減少了解現(xiàn)場的時間，提高了生產(chǎn)效率。皮帶運輸機集中控制系統(tǒng)由集中控制總站和若干監(jiān)控分站組成[6]?？刂浦髡臼钦麄€控制系統(tǒng)的核心，配有操作面板和顯示屏，可對各臺運輸機的運行參數(shù)進行設(shè)置，對運行狀態(tài)進行顯示。同時主站配有通訊接口，可與總調(diào)度室通信。分站安裝在各皮帶運輸機控制箱附近，通過通信線與主站相連。每臺分站可單獨設(shè)定地址號，作為通信時的目標地址，分站只與主站進行通信。分站實時采集物流傳感器的輸出信號（物流傳感器的觸桿的高度可根據(jù)實際情況進行調(diào)整），當有煤流出現(xiàn)時，分站向主站發(fā)送煤流到達信息。分站可接收主站下達的啟動車命令，向現(xiàn)有的運輸機控制箱送出相應(yīng)的控制信號，完成啟動車操作。 監(jiān)控主站系統(tǒng)主站由工業(yè)控制計算機、不間斷電源及相應(yīng)的系統(tǒng)軟件、集控軟件及組態(tài)軟件組成。在系統(tǒng)主站上，操作人員可以實時了解各皮帶機的工作狀態(tài)、故障性質(zhì)、故障地點、煤倉煤位、皮帶機速度等各種重要參數(shù)和信息，并能在主站上遠控皮帶機、給煤機等設(shè)備的開停，便于指揮和控制運輸系統(tǒng)高效運行。系統(tǒng)主站通過傳輸接口依次巡檢各監(jiān)控分站，接收分站采集的各種信息，并負責(zé)多臺相關(guān)設(shè)備之間的聯(lián)鎖控制，接收鍵盤指令，發(fā)出遠控命令。在主、從站上可圖形顯示各分站皮帶機的運行狀況，操作簡單、顯示直觀。主站具備OPC接口方便與全礦井綜合自動化平臺相連，實現(xiàn)信息共享，使礦各級管理人員能夠非常方便的在網(wǎng)頁上進行皮帶運輸系統(tǒng)的信息瀏覽。 監(jiān)控分站在皮帶機機頭設(shè)置一個監(jiān)控分站，各分站除實現(xiàn)單條皮帶機（設(shè)備）的正常開/停、急停等控制功能外，還可以接受主站的遠控命令，同時具備完善的保護和信號聯(lián)絡(luò)功能。 小結(jié)本章介紹了鄭煤集團白坪煤礦主井膠帶運輸控制系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)和工作原理，并對其控制系統(tǒng)的主要硬件及其功能進行了簡單的介紹分析，最后依此提出了本次膠帶設(shè)計的控制要求，確定控制系統(tǒng)硬件總體方案。3 多電機驅(qū)動礦用膠帶運輸機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 電機控制回路的設(shè)計本系統(tǒng)使用的是山西防爆電機集團有限公司生產(chǎn)的三相異步電動機，型號為Y160M22，額定功率15kW額定轉(zhuǎn)速2930r/pm。兩臺電機分別連接兩個驅(qū)動滾筒，安裝在第二章圖21驅(qū)動滾筒一端。（1）電機主電路兩臺三相異步電機分別連接到三相電源上，在接線上有兩個啟動開關(guān)QF1和QF2，兩個停止開關(guān)RJ1和RJ2，兩個中間繼電器KM1和KM2，具體的接線圖如圖31所示。圖31 電機主電路接線圖（2）控制箱回路將主電路上的啟動開關(guān)和停止開關(guān)分別跟皮帶控制箱上的啟動按鈕和停止按鈕相連接，可以實現(xiàn)在控制箱的控制面板上對皮帶的啟動和停止進行控制，實現(xiàn)遠程操作。具體內(nèi)部接線圖如圖32所示。圖32 控制回路接線圖（3）控制面板按鈕控制箱面板裝有控制按鈕和指示燈全線啟停按鈕、1號電機啟停、2號電機啟停、故障復(fù)位按鈕、蜂鳴器和故障指示燈。如圖33所示。圖33 控制箱面板圖 PLC的選取及其各模塊的選擇與接線 PLC的選型及模塊選擇（1）PLC的選型和介紹本系統(tǒng)選擇了西門子S7200系列PLC。它是西門子公司S7系列PLC中的重要產(chǎn)品，是西門子全集成自動化（TIA）的核心組成部分，憑借其強大的可靠的穩(wěn)定性、運算處理能力、強大的控制能力和靈活的通信擴展能力，已成為全球市場使用率最高的PLC產(chǎn)品，在我國也有廣泛的應(yīng)用，西門子公司推出了具有中國特點的S7200CNPLC系列（與S7200PLC相同）。SIMATIC S7200系列PLC采用模塊化設(shè)計，屬于緊湊型可編程控制器，控制系統(tǒng)的硬件有CPU模塊、各種擴展模塊和附加模塊組成，它具有極高的性價比，其控制系統(tǒng)的構(gòu)成如圖34所示。使用時，選擇適合的CPU型號、擴展模塊和附加硬件組成滿足需要的系統(tǒng)，其應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動化控制和自動檢測有關(guān)的工業(yè)領(lǐng)域[10]。圖34 S7200PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成行程①結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便SIMATIC S7200PLC的結(jié)構(gòu)緊湊牢固，拆線和接線方便，有連接器和接線端子排等接線配件，其標準安裝孔和標準DIN導(dǎo)軌方便在機柜上水平或垂直安裝。②指令豐富，功能強大指令包括定時器、通信指令、時鐘指令、位邏輯指令、字符串指令和復(fù)雜數(shù)學(xué)運算指令等。除指令豐富外，S7200PLC的功能也很強大，包括豐富的內(nèi)置集成功能、豐富的擴展模塊和強勁的通信能力等。因此，它能夠監(jiān)視不同的輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)，實現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)雜控制。③質(zhì)量穩(wěn)定，安全可靠S7200CPU系列符合VD和CSA等國標標準，它具有易于掌握，可靠性高、操作便捷、質(zhì)量穩(wěn)定可靠和數(shù)據(jù)安全性好等優(yōu)點，在內(nèi)部EEPROM存儲預(yù)設(shè)值和用戶程序，在一個較長時間段內(nèi)（如200h），所有中間數(shù)據(jù)可以存儲在一個超級電容器內(nèi)，如果選配電池模塊可以確保停電后中間數(shù)據(jù)可以保存多達200天。4）編程軟件易學(xué)好用STEP7Micro/WIN編程軟件為用戶提供了系統(tǒng)開發(fā)、程序編輯和實時監(jiān)控的良好編程環(huán)境。全中文界面、豐富的編程向?qū)Аindows的界面風(fēng)格和中文的在線幫忙信息，能使用戶快速進入編程環(huán)境[11]。（2）CPU型號的確定CPU的選型主要根據(jù)系統(tǒng)所需要的I/O點數(shù)，本系統(tǒng)的輸入點如表31所示。表31 傳感器的類型序號傳感器名稱信號類型數(shù)量1拉繩開關(guān)觸點輸入22跑偏開關(guān)觸點輸入23堆煤開關(guān)觸點輸入14撕裂傳感器觸點輸入15溫度傳感器模擬量輸入16速度傳感器模擬量輸入17煙霧傳感器模擬量輸入1皮帶有數(shù)字量輸入點數(shù)6個，模擬量輸入點3個，考慮控制系統(tǒng)的綜合要求，本系統(tǒng)采用的CPU模塊為CPU224XP，它集成了2個輸入，1個輸出共3個模擬量輸入輸出點；14個輸入，10個輸出共24個數(shù)字量輸入輸出點，最多可連接7個擴展模塊。具體參數(shù)如表32所示。表32 CPU的技術(shù)參數(shù)分類項目名稱參數(shù)物理特性尺寸（WHD）140mm80mm62mm重量390g功耗8WI/O特性本機數(shù)字量輸入14輸入本機數(shù)字量輸出10輸出本機模擬輸入2輸入本機模擬輸出1輸出數(shù)字I/O映象區(qū)256（128輸入/128輸出）模擬I/O映象區(qū)64（32輸入/32輸出）允許最大擴展I/O模塊7個模塊允許最大的只能模塊7個模塊常規(guī)特性定時器總數(shù)256個計數(shù)器總數(shù)256（由超級電容或電池備份）集成的通信功能接口2個RS485接口最大站點數(shù)每段32個站，每網(wǎng)絡(luò)126個站電源特性輸入電壓輸入電流120mA（僅CPU，24VDC）900mA（最大負載，24VDC）沖擊電流12A，（3）本系統(tǒng)選用的數(shù)字量輸入擴展模塊是西門子公司的EM221系列，具體參數(shù)如表33所示。表33 擴展模塊的技術(shù)參數(shù)分類項目名稱參數(shù)物理特性尺寸（WHD）80mm62mm重量160g功耗3W+5VDC消耗電流30mA輸入特性輸入點數(shù)8AC 120/230V續(xù)表33類型IEC Type I額定電壓120VAC，6Ma/230VAC，9mA電壓范圍76至264VAC（47至63HZ）隔離組4點輸入延遲最大延遲浪涌電壓邏輯“1”（最小）邏輯“0”（最大）20V AC或1mA AC最大輸入延時15ms漏電流1mA AC（最大）隔離（現(xiàn)場與邏輯之間）有光電隔離1500V AC，1分鐘隔離組數(shù)1組，單獨隔離可同時為on的輸入點數(shù)所有點（低于55℃）電纜長度屏蔽500m非屏蔽300m（4）通信模塊CP2431它是S7200系列PLC的通信模塊，它主要用于自動化系統(tǒng)中運行。它可用于將PLC連接到工業(yè)以太網(wǎng)（IE）中。該通信模塊有助于PLC通過因特網(wǎng)進行通訊，因此，可以使用STEP7對PLC進行編程、診斷和遠程組態(tài)。而且，一臺PLC還可以通過工業(yè)以太網(wǎng)與其他系列的PLC控制器進行通訊。 PLC的I/O地址分配PLC的I/O地址分配是一張非常重要的工作，一般在在編寫系統(tǒng)控制說明書時就根據(jù)控制要求對PLC進行I/O點數(shù)的估算，之后才能根據(jù)需要的型號進行設(shè)備的購買。I/O地址分配的只要作用是確定PLC的I/O模塊上的具體接線位置和各個I/O設(shè)備多能實現(xiàn)的具體功能，以便使每個設(shè)備對應(yīng)唯一的PLC程序地址，避免發(fā)生沖突。對PLC的I/O地址分配應(yīng)按一定的規(guī)則進行，盡量將功能相似的I/O設(shè)備的地址編寫在一起，這樣會是程序和讀程序更加簡單，也便于以后的管理[12]。PLC的I/O地址具體分配包括：AI（模擬量輸入）、AO（模擬量輸出）、DI（數(shù)字量輸入）和DO（數(shù)字量輸出）。如表34所示。表34 PLC的I/O地址分配表序號名稱地址注釋1故障復(fù)位2速度信號顯示速度值31號電機啟動信號KM142號電機啟動信號KM251號電機就地啟動信號啟動時延時蜂鳴器響T3961號電機就地停止信號就地停止72號電機就地啟動信號啟動時延時蜂鳴器響T4082號電機就地停止信號就地停止9皮帶拉線開關(guān)101號CST啟動信號112號CST啟動信號121號CST停止信號132號CST停止信號14撕裂故障信號15左跑偏故障信號16右跑偏故障信號17堆煤故障信號18煙霧故障信號19溫度故障信號20故障復(fù)位按鈕21全線自動啟動22全線自動停止231號電機啟動XJ1242號電機啟動XJ2251號電機停止XJ3，自鎖續(xù)表34262號電機停止XJ427蜂鳴器281號CST啟動XJ5292號CST啟動XJ6301號CST停止XJ7，自鎖312號CST停止XJ832故障指示燈33溫度AIW0溫度的模擬量輸入341號電機手動啟動信號352號電機手動啟動信號361號電機自動啟動上位機371號電機自動停止上位機1號停止信號382號電機自動啟動上位機啟動信號392號電機自動停止上位機2號停止信號40全線自動啟動41全線自動停止上位機全線停止42噴水43故障控制復(fù)位故障用的 PLC的模塊布置和接線本系統(tǒng)的PLC接線圖如圖35所示。圖35 PLC的接線圖 傳感器的選擇傳感器（transducer）是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件和裝置。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，非電物理量的測試與控制技術(shù)已越來越廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。傳感器時實現(xiàn)測試與自動控制（包括遙測、遙控、遙感）的首要環(huán)節(jié)，如果沒有傳感器對原始信息進行準確可靠的捕獲和轉(zhuǎn)換，一切準確的測試和控制將無法實現(xiàn)。當前世界范圍內(nèi)的信息