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基于PLC實現的101皮帶與給煤機聯鎖
摘 要：目前隨著科技的不斷發展，煤礦企業的生產設備也在逐漸朝著現代化、自動化和系統化的方向不斷發展。三河尖煤礦洗運科也引進了大型PLC集中控制系統，極大的提高了煤炭洗選的自動化、集成化，提高了生產的效率。但是在實際的使用過程中，洗運科原煤運輸系統的101皮帶并沒有完全自動化，其與主井口的給煤機沒有進行電氣聯鎖，這樣對于生產的安全性產生了不利影響。為此，三河尖煤礦企業決定對系統進行改造，利用PLC實現101皮帶與給煤機的聯鎖。現本文就主要對這一改造過程進行了探究，以供相關人員參考。
關鍵詞：PLC;101皮帶;聯鎖;給煤機
PLC作為一種可編程控制技術，在現代多種自動化設備中有著廣泛應用。尤其是近年來PLC技術逐漸成熟完善，微處理芯片價格下降使得PLC成本下降，更是使得PLC的應用范圍更廣。三河尖煤礦洗運科原煤運輸系統在進行改造時，首先也考慮采用PLC技術作為改造工程的首選技術。技術人員結合實際的生產情況和運輸系統的特點，提出了兩種改造方案。以下本文就對這兩種改造方案進行分析，并指出方案一是相對較為優良的改造方案，取得了很好的改造效果。
一、問題提出
101皮帶是三河尖煤礦洗運科原煤運輸系統中的主要運輸皮帶之一，全礦年產的200多萬噸原煤要經過它輸送到洗運科原煤分選車間，因而其運行是否安全可靠直接影響到礦井的原煤生產。原電器控制系統中101皮帶與主井口給煤機沒有電氣聯鎖，也就是說當101皮帶停止運行時而向101皮帶給煤的給煤機不會自動停止運行，由于給煤機運行時的噪音、電器故障等客觀和主觀因素，有時會出現皮帶停止運行時給煤機司機不能及時發現停車，造成煤碳埋機尾撕斷皮帶的惡性事故，給安全生產留下了隱患，嚴重的影響了礦井的安全生產。
二、技術分析
一般電氣聯鎖的實現是采用交流接觸器的常開或常閉輔助觸點串入另一電路中實現電器聯鎖，而101皮帶的控制電動機的交流接觸器位于原煤主廠房三樓的配電室，為抽屜式控制柜。一次回路為交流660V電壓，采用暗管式布線，二次控制回路為交流220V電壓。而給煤機電器控制柜位于主井口，兩地相距200余米，一次回路為交流380V電壓，兩控制柜距離較遠，因而給布聯鎖線帶來了一定的困難，在技改時集控上軟件也沒有實現聯鎖。為了解決這一問題對現場進行多次研究分析綜合各種因素提出了兩種解決方案。
三、改造方案
方案一：利用plc控制器檢測皮帶的運行與停止。
PLC組成：
PLC由中央處理單元，輸入輸出單元高速計數單元組成。西門子研制的PLC以其極高的性能價格比，在國內占有很大的市場份額，在我國的各行各業得到了廣泛的應用。S7-300屬于模塊式PLC，主要由機架、CPU模塊、信號模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程設備組成，各種模塊安裝到機架上。通過CPU模塊或通信模塊上的通信接口，PLC被連接到通信網絡上。
PLC可以認為是由輸入部分、控制部分和輸出部分等組成，但它是采用大規模的集成電路的微處理器和存儲器來代替繼電器控制線路，控制作用是通過編制好并存入內存的程序來實現的。輸入部分是用于接受外部輸入信號，與外部輸入設備連接。可以等效為一個受控于外部用戶輸入設備的繼電器線圈(輸入繼電器)。控制部分是等效于一個受控于內部邏輯的一個線圈，接點可用于驅動外部輸出設備的繼電器。輸出部分是用于與外部輸出設備連接。PLC運行時，內部要進行四大類操作[28]：公共操作(以故障診斷、通信處理為主)，數據輸入和輸出操作，執行用戶程序的操作，以及服務于外部設備的操作(如果外部設備有中斷請求)。
目前中國市場上應用最多的是德國西門子品牌的PLC和日本三菱品牌的PLC。日本三菱FX-1S PLC是一種集成型小型的PLC，具有體積小功能強大價格便宜等優點，而且性能穩定易于編程。西門子S7-200也是一種中小型PLC，但是它體積和價格要高于FX-1s，其優勢主要在通訊功能上，但在這里不需要通訊，綜合各方面的因素決定采用三菱FX-1S PLC控制器。利用PLC對101皮帶的運行狀態進行檢測。在101皮帶的機尾滾筒上安裝磁鋼，用NPN形磁感應傳感器對其進行檢測，滾筒每旋轉一圈給PLC一個脈沖信號，用速度檢驗指令SPD來測速，當檢測到速度為零時，輸出繼電器動作斷開給煤機的二次控制回路，同時警鈴響三聲報警。其優點為101皮帶的電氣部分不需任何改動并能實現自動報警。缺點是需要PLC一個，滾筒上要加傳感器成本較高。其傳感器電路圖和給煤機回路分別如圖1、圖2所示：
圖1 傳感器電路圖
圖2 給煤機控制回路
FX-1S 三菱plc控制程序如下：
0 LD M8000
1 SPF X000 K1000 D0
8 LD M8000
9 CMP K1 D0 M0
16 LD M2
17 OUT Y000
18 LDI C0
19 ANI M2
20 ANI T1
21 OUT T0 K10
24 LD T0
25 OUT T1
28 LDI C0
29 AND T0
30 OUT C0 K4
33 OUT Y001
34 LD M2
35 RST C0
37 END
方案二：從主廠房的電器控制室引出101皮帶電動機的交流控制器輔助觸點常開信號，然后串入井口給煤的二次回路中，當101皮帶運轉時，控制電動機的交流接觸器吸合，常開輔助觸頭閉合，井口給煤機啟動做好準備工作。當101皮帶停止運轉時，101皮帶電動機的接觸器常開輔助觸點斷開，從而切斷給煤機的控制電路，給煤機停止工作。其缺點是要用到101皮帶的控制電路，并要從配電室放200余米控制線至井口，放線比較困難。其電路圖如圖3所示。
四、問題解決
綜合考慮各方面的因素最終采用方案一。經過一年來的實際運行證明其運行可靠，對安全生產起到了良好的作用，保證了礦井的安全生產。
五、結論
生產實踐表明，結合實際需求對101皮帶和給煤機進行聯鎖改造，解決了多年來遺留下來的安全生產隱患。PLC的使用極大的減少了設備故障，為保證煤礦的安全生產、減人提效，提供了堅實的基礎保障，為保證安全生產創造了條件。具有很大的推廣價值。
參考文獻：
[1]李曉靜.礦用膠帶輸送機自動控制系統研究[D].太原：中北大學，2014.
[2]王波.基于PLC的礦用皮帶運輸機集控系統的開發與研究[D].太原：太原理工大學，2011.
[3]楊薛.多級皮帶機集中控制系統的設計[D].淮南：安徽理工大學，2015.
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