基于PLC煤礦井上膠帶機集控系統(tǒng)的設(shè)計

　　1 前言
　　隨著計算機和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，廠礦采用上位機和PLC集中監(jiān)控已越來越普遍，技術(shù)也越來越先進(jìn)。本文以河北單侯煤礦井上膠帶機集控系統(tǒng)為例，研究開發(fā)了一種基于PLC的煤礦井上膠帶機監(jiān)控系統(tǒng)，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要，目前實際投入運行控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，取得了很好的效果。
　　2 系統(tǒng)設(shè)計
　　2.1系統(tǒng)概況
　　單候礦井隸屬于河北開灤礦業(yè)集團(tuán)，位于河北省張家口市蔚縣涌泉莊鄉(xiāng)境內(nèi)北方城村附近，是張市礦區(qū)中心地帶，礦井地質(zhì)儲量313.74Mt，礦井可采儲量177.08Mt，設(shè)計能力150萬噸/年，礦井服務(wù)年限81.4，于2006年10月正式投產(chǎn)。
　　單候煤礦井上膠帶機集控系統(tǒng)（見圖1）可分為兩部分：1，篩分車間系統(tǒng);2，儲煤及裝車系統(tǒng)。
　　其中，篩分車間系統(tǒng)包括圖示的主井至篩分車間膠帶輸送機、矸石轉(zhuǎn)載膠帶輸送機、矸石輸送膠帶機以及篩分車間內(nèi)部所包含的六條揀矸膠帶輸送機、三條刮板機等設(shè)備;其余膠帶輸送機均屬于儲煤及裝車系統(tǒng)。
　　在設(shè)計上，要求該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)就地控制與集中控制兩種控制模式，集中控制可以分為聯(lián)鎖控制和單機控制等多種控制模式，可以供操作者根據(jù)現(xiàn)場實際情況靈活選用，確保在系統(tǒng)正常運行時操作靈活、易于維護(hù)，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障或通訊中斷時本地可以就地控制確保皮帶設(shè)備的正常運行，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　2.2系統(tǒng)硬件部分
　　整個系統(tǒng)從上往下可以分為兩層：集中控制管理層和就地控制管理層。集中控制管理層由兩臺上位機和一臺交換機組成。在系統(tǒng)運行中，兩臺上位機互為冗余，并通過交換機直接與現(xiàn)場設(shè)備互聯(lián)，從而實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控。

　　就地控制管理層由PLC，交換機和膠帶保護(hù)裝置組成。PLC是整個控制系統(tǒng)的核心，在本系統(tǒng)中，采用了西門子公司的S7-300。由于在實際中，儲煤子系統(tǒng)和篩分子系統(tǒng)有相互的閉鎖關(guān)系，因此，可將篩分子系統(tǒng)和儲煤子系統(tǒng)構(gòu)建一個DP網(wǎng)絡(luò)（系統(tǒng)的通信原理圖見圖2）。所以，本系統(tǒng)PLC均采用 CPU315-2DP，在組網(wǎng)時，篩分子系統(tǒng)作為master站，儲煤子系統(tǒng)作為slave站，并在篩分子系統(tǒng)PLC柜中增加以太網(wǎng)模塊CP341，使得上位機通過交換機可以與現(xiàn)場級設(shè)備互連，從而實現(xiàn)集中控制。此外，膠帶運輸機沿線安裝了跑偏、堆煤、拉線開關(guān)等多種保護(hù)裝置，以便膠帶運輸機運行出現(xiàn)故障時控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，系統(tǒng)可以快速地作出反應(yīng)。

圖2 系統(tǒng)通信原理圖

　　2.3系統(tǒng)軟件部分
　　本系統(tǒng)的軟件部分主要由兩部分組成：上位機的組態(tài)監(jiān)控軟件和現(xiàn)場PLC的編程軟件。