张雪建 樊世君
内蒙古霍林河露天煤业股份有限公司北露天煤矿 内蒙古通辽市 029200
摘要：现阶段，我国煤矿绝大多数主斜井提升应用带式运输机，投资、运行成本及状况受到输送机方案确定的合理性的直接影响。传统的输煤系统是一种半自动化系统，给予继电接触器与人工手动方式，现场环境非常恶劣，工人们在对煤炭进行输送时使用皮带运输机和取煤机，常常会有各种问题出现，比如皮带跑偏、落煤管堵塞等，而且很难在第一时间将故障排除。在输煤系统中应用PLC技术，在井下运输线中上述问题就能够得到有效解决，在工业控制领域，该技术的应用前景十分广泛。
关键词：PLC技术；煤矿；输煤控制系统；
前言
在与PLC技术的大力结合下，电气系统实现了高效运转效益。并在保障用户需求的情境下，根据用户的基本需求，针对不同应用环境，随机进行系统调整。调整期间，不仅能够保障整个系统高效运作，同时也对电气系统使用周期予以适当维护，并以此保证电气系统的工作效率。本文重点分析了PLC技术在电气自控中的实质运用，探讨了PLC技术在各类电气自控中的实质应用。
一、系统功能
1.控制系统组成
信号采集系统与信号处理系统共同组成了带式输送机控制系统。信号采集系统的主要任务是采集现场的开关量与模拟量信号，比如，输送带打滑信号等，其执行装置是继电器和各类传感器。信号处理系统主要是对包括PLC、人机界面等在内的现场信号进行运算和现实。由于井下环境恶劣，同时具有较多的电磁干扰等，在对可编程控制器进行选择时可以选用西门子公司的S7-200系列。该系列PLC的配置较为灵活，而且可靠性较高，同时具有良好的环境适应性和抗干扰能力。对模块进行扩展时使用PLC是S7-200系列的CPU226，EM231模拟量输入模块。PLC主要负责对现场信号进行采集，在对设备的启停进行控制时通过程序运算，并向上位机发送信号，从而达到实时监控系统的目的。模拟量输入模块、PLC、工控机3部分构成了控制系统的硬件。而控制系统的软件包括2部分，即PLC程序与WINCC6.0组态软件，软件程序又包括2部分，即系统控制部分与保护系统。
2.控制要求
在对系统进行控制时，采用逆煤流启动与顺煤流停车的顺序。供煤时，首先同时启动输送机电机和溜槽电机，经过一段时间之后，启动受煤坑挡板电机。为了有效地避免输送机电动机带负荷启动的现象，应该逆序延时启动各输送机电动机;停车时首先让挡板电机反向运转，过一段时间之后，关闭给煤口，再停止输送机电机。为了保证停车时没有煤料残留在各运输输送带上，应该依据一定的时间间隔，顺着煤流方向顺序停止。在运行过程中，如果某1台设备出现故障，应该自动报警，同时自动停车，其煤流方向的设备也应该立即停车，同时依据一定的顺序，对其后方设备进行延时联锁停车。将跑偏检测开关设置在各输煤输送带，当输送带跑偏20°时报警并自动停车。
二、系统设计
1.系统硬件设计
PLC选型主电路设计。西门子公司的S7-200系列中小型PLC具有较强的控制功能、较高的性价比和较快的运行速率，集中控制与就地分散控制都能够得到较好的实现，国内市场已经广泛采用。参照S7-200产品目录，依据市场实际价格，选择S7-200产品CPU226模块，因为该模块具有较高的运行速度和较大的存储区，可以在线编辑程序，并且具有扩展功能。有34个现场输入信号，如总启动、停止，没仓位传感信号等，其中有34个开关量输入信号，1个模拟量输入信号;有51个开关量输出信号，如振动给煤机、输送带运输机正反转、故障报警等，1个模拟量输出信号。
2.系统软件设计
（1）输煤部分
输煤部分不但能够实现单系统运行，同时也能够实现双系统运行，在同种煤的情况下，双系统可以在同一时间将煤输送到1个储煤罐中，也可以将煤输送到2个不同的储煤罐中，调度室可以依据信号显示，对现场储煤罐输煤情况、主输送机运行情况和受煤坑给煤情况进行实时的监控。如果不是同种煤，可以分别输送到2个储煤罐中。当系统出现故障时，紧急停车能够实现，这时允许有煤存在于输送带上;正常停车也可以完成，这是如果双系统都在运行，而现场只要求将一个系统停止的情况下，选择性停车也可以实现，同时使另一个系统的正常运行得到有效的保证，生产不会受到影响。
当需要更换储煤罐时，在决定电机的启停时可以依据换罐前后的比较情况，这样可以使溜槽电机由于挡板已到位而仍正转的情况得到有效的避免，或者使已经翻转到位而仍在反转的情况得到有效的避免，从而将堵转现象有效消除。当储煤罐中煤位出现高位信号时，不应该再接着将煤输送到该储煤罐中，而应该依据生产需要将该输煤系统停止或是将该储煤罐更换掉。当主输送带出现跑偏的情况时，将受煤坑给煤和跑偏的输送带同时停止，然后进行及时修复。
（2）系统故障的显示与报警
储煤仓煤位高、低位信号、输送带跑偏信号等的显示与报警都设置在系统，同时还设置了指示灯对储煤罐储煤与配煤情况、满空、故障信号等进行显示，这些保护措施都是十分必要的。当有故障发生时，控制面板上的报警指示灯就会开始闪烁，同时伴随着电铃报警信号。操作人员在得知故障发生后，按销铃按钮关闭电铃，报警指示灯就会由原先的闪烁转变为长亮。故障得以消除之后，报警灯就会自动熄灭。除此之外，还将试灯、试铃按钮设置在其上，平时用来检测报警指示灯与电铃的好坏。在对信号显示进行控制时不需要进入PLC输入端，而仍然使用继电器，将控制部分省略。
三、工作原理
1.操作方式
自动操作方式在PLC程序与组态软件下得以实现，操作员可以在工控机上启动/停止设备。当系统进入自动状态之后，在自动启动/停止带式输送机时应该严格依据顺序，并在自动实现报警和互锁功能时严格依据采集上来的信号。当设备发生事故或出现故障时，系统就会自动停止，并发出声光报警。同时将故障日志创建在组态系统中，为技术人员以后对设备的运行状况进行分析打下坚实的基础。要想立即停止所有设备，只需要按下系统上的"紧急停车"按钮。当设备处于手动操作方式时，操作员可以控制任何一台设备的启动/停止状态，系统可以设置每一条输送带的互锁/解锁状态。在互锁状态下，带式输送机实现启停时依据一定的顺序动作。该种情况下手动针对的对象是一条输送带系统。在解锁状态下，操作员在对设备进行启动/停止时不需要严格依据先后顺序。
2.变频控制
采用变频控制对输送带电机进行控制，软启动/停止电机可以通过变频器得以实现，这样就使电机启停冲击电网的力度得到有效的减少。为了使输送带的恒速转动得以切实的实现，可以通过PLC通讯与变频器，将PLC的PID功能充分利用起来。
3.检测保护功能
系统要能够实时监控与保护输送带与电机，只有这样才能够使系统的工作安全得到有效的保证。将跑偏开关设置在输送机的两级，每隔50m在输送带上设置1对跑偏开关。一级跑偏开关用于报警，二级跑偏开关用于故障停车。每隔50m在输送带的两侧安装拉线开关，只有这样才能在故障发生时做到紧急停车，从而使设备与人身安全得到切实的保证。PLC通过和变频器通讯实时检测电机的温度与电流。如果电机具有过大的电流或过高的温度，可以立即停车，转入故障处理程序，使电机被烧毁的概率降低到最低限度。为了保证输送带的正常运行，可以在系统上安装撕裂、烟雾等传感器。
结束语
随着科技的不断进步与发展，煤矿生产的自动化技术水平得到了不断提升，PLC作为一种自动控制装置已经在现代运煤系统中得到广泛的应用。通过监理控制网络连接起相距较远的各输煤机架控制器，可以使信息的相互传递得以实现，利用PLC在一个控制系统中集中整条运输线，在集中管理、分散控制的基础上可以实现控制输没设备的目标。在设计和控制整个系统时应用PLC的应用特点与变频器的软启动技术，取得的效果十分显著。
参考文献：
[1]王琳.PLC在煤化工输煤程控系统中的应用[J].石油化工自动化,2011,47（3）:75-77.
[2]曾海珍.一种基于PLC控制输煤程控控制系统在发电厂中的应用[J].广东科技,2009(16)：179-180.