1、PLC在煤礦井下皮帶運輸中的應用沈占彬，彭秋紅（平頂山工業職業技術學院，河南 平頂山 467001 )摘要：本電控系統中，采用德國西門子公司生產PLC S7-300和S7-400配以必要的檢測、控制組件和顯示儀表及電腦監控，完成皮帶運行過程中的邏輯、時間、速度方向控制，PID閉環控制、安全保護等多種功能。關鍵詞：PLC；控制系統；運行原理；電氣制動The PLC is under the coal mine well application with the leather belt conveyanceSHEN Zhan-bin，PENG Qiu-hong(Pingdingshan Indu

2、strial Collage of Technology，Pingdingshan 467001,china)Abstract:This electricity controls in the system,adopt Geman siemens Company to produce the PLC S7-300 and S7-400 go together with the necessity of examination,the control module and the manifestation appearances and computer superuise and contr

3、ol,Completes in the leather belt movement process,the logic、the time、the speed direction control ,the PLD closed-loop control,the safe keeping of security and so on the many kinds of functions.Key Words:PLC;control system;movement priciple;the electricity applies the brake0 前言平煤集團四礦丁七鋼纜皮帶原采用繼電器控制、調壓

4、器調速系統，由于耗電量大，維護困難，設備陳舊不能適應現代化生產的需要，決定對其進行技術改造。1 PLC系統的組成操作PLC保護PLCCPU信號模塊信號模塊CPUCP340電腦RS485本電控系統中，使用兩個獨立的PLC子系統組成一個PLC網絡系統，其中一個PLC安裝在操作臺（簡稱操作PLC）中，另一個PLC安裝在PLC保護柜（簡稱保護PLC）中，使用一根二芯電纜將兩個PLC連接在一起，組成一個MPI網絡；在操作PLC中，通過CP340模塊與上位機進行通信，使用RS-485標準通信接口，其組成框圖如圖所示。 圖1：PLC系統組成框圖Fig.1:the system of PLC composit

5、ion diagram1.1 操作PLC的組成及功能（1）組成操作PLC安裝在操作臺的后側，它由下列模塊組成：模塊名稱模塊型號模塊數量電源模塊PS-307/5A 1CPU模塊 CPU314 1輸出模塊SM322/16xREL 3輸入模塊SM321/32xDC24V 1通信模塊CP340-RS422/485 1它們的地址分別為：第一個輸出模塊地址是：Q0.0-Q0.7，Q1.0-Q1.7 共16個輸出端子；第二個輸出模塊地址是：Q4.0-Q4.7，Q5.0-Q5.7 共16個輸出端子；第三個輸出模塊地址是：Q8.0-Q8.7，Q9.0-Q9.7 共16個輸出端子；輸入模塊地址是： I12.0-I

6、12.7，I13.0-I13.7，I14.0-I14.7，I15.0-I15.7 共32個輸入端子；通信模塊地址是： 320-335 共16位。（2）功能操作PLC的主要功能有：接收外部信號輸入（操作臺面板上的選擇開關信號、按鈕信號、由保護PLC傳來的信號及由上位機傳來的信號），按照擬定的邏輯控制操作臺面板上指示燈的狀態，將部分輸入/輸出信號發送給保護PLC，將全部輸入信號發送給上位機系統。當PLC與上位機的通信正常時，封閉操作臺中的ZJ5、ZJ6、ZJ14繼電器，使它們不起作用，當PLC與上位機的通信中斷時，開啟這些繼電器，使它們的接點信號輸入PLC，以替代來自上位機的信號。1.2保護PLC

7、的組成及功能（1）組成保護PLC安裝在繼電柜的上部，它由下列模塊組成：模塊名稱模塊型號模塊數量電源模塊PS-307/5A 1CPU模塊 CPU314 1輸出模塊SM322/16xDC24V 2輸入模塊SM321/32xDC24V 2它們的地址分別為：第一個輸出模塊地址是：Q0.0-Q0.7，Q1.0-Q1.7 共16個輸出端子；第二個輸出模塊地址是：Q4.0-Q4.7，Q5.0-Q5.7 共16個輸出端子；第一個輸入模塊地址是：I8.0-I8.7，I9.0-I9.7，I10.0-I10.7，I11.0-I11.7 共32個輸入端子；第二個輸入模塊地址是：I12.0-I12.7，I13.0-I1

8、3.7，I14.0-I14.7，I15.0-I15.7 共32個輸入端子；（2）功能保護PLC的主要功能有：接收外部信號輸入（繼電器接點信號、接觸器信號、傳感器信號及由操作PLC傳來的信號），按照擬定的邏輯控制繼電器動作（包括起車預告、電氣制動停車、緊急停車及正常停車等），將全部輸入信號及部分輸出信號發送操作PLC。2 鋼纜皮帶控制系統運行原理2.1 運行方式(1). 以電動機運行方式分，共有四種運行方式：均轉矩運行、均轉速運行、1#單機運行、2#單機運行。(2). 以電動機的運行速度分為三種運行方式: 運煤(<2.5m/s)運人(<1.8m/s)驗繩(<0.63m/s)這三

9、種速度運行狀態由選擇開關03XZK決定。具體速度狀態由給定方式決定。當1JA置于手動時, 其速度取決于(外控)(內控)電位器,但速度不會超過速度限制。當1JA置于自控時, 運行速度完全取決于三種速度狀態，并且在本系統中可以任意設置三種速度值。2.2 均轉矩運行原理均轉矩為1#, 2#電動機聯動方式之一，均轉矩運行框圖如圖(2)所示，由方框圖中可知，兩套調節系統共用一個給定積分器和一個速度調節器，速度調節器的輸出即為電流調節器的給定值，因而兩個電流調節器給定值相同，當兩臺電機電流反饋強度相同時，可使同時工作的兩臺傳動系統的輸出直流電流值相等，我們知道電動機轉矩公式為：Te=CmFeId 其中:

10、Cm是電機常數 Fe額定磁通 Id電機電樞電流圖2：均轉矩運行框圖Fig.2:even troque movement diagram在本系統中，兩臺電機為串聯激磁，因而可以認為兩臺電機磁通相同。此時如果兩臺電機電樞電流相同，則其轉矩一定相等，從而達到均轉矩的目的。均轉矩就是保證兩臺電機轉矩相同，此運行方式也是本系統最重要的運行方式。但應注意的是，系統均轉矩運行時，對于1#電動機是一個完整的雙閉環系統，因而1#機能夠達到理想的速度精度，而2#機僅是一個電流環跟隨系統，兩臺電機雖出力相同，但速度并不一定相同。2.3 均轉速運行原理均轉速也是1#,、2#電動機聯動運行方式之一，均轉速的簡化框圖如圖

11、(3)所示。由方框圖可知，兩套系統只須共用一個給定積分器，也就是說對應兩臺電機的調節回路的兩個速度調節器給定來自同一個給定積分器的輸出值。因此只要兩臺電機速度反饋度相同，就能保證兩臺電機的轉速相同。圖3：均轉速運行框圖Fig.3: even national speed movement diagram均轉速運行的目地主要用于換繩工作狀態。應當注意：在系統均轉速運行時，由于1#、2#機各自實際承受負載的不平衡，兩臺電機電流不一定相等。2.4 單機運行原理1#電機或2#電動機的單機運行原理相似，現以1#電機單機運行為例說明, 方框圖如圖(4)所示。實際系統就是一個完整的雙閉環系統， 實現閉環工作

12、的工作原理在許多直流調速系統中均有說明。這里不再作詳細說明。圖4：單機運行框圖Fig.4:single plane movement diagram2.5電動機的電氣制動(1).電氣制動的目的：一是當運人出現負力時，如果不加以制動，鋼帶機的帶速將會越來越快，從而引起乘人超速，對人身安全構成威脅，這是絕對不允許的。二是在一些要求停車的情況下，采用電氣制動停車，可使機械損傷大大減輕。(2).電氣制動原理在本系統中電動機的制動及降速是采用改變電動機勵磁電流的方向，而使電動機產生制動轉矩來實現的。因勵磁繞組時間常數很大，為了減少轉矩反向時間則需要對勵磁繞組加一個很大的強勵電壓，對本系統而言，由于轉矩反

13、向時間要求并不高，因而采用2.5倍強勵電壓(在動態要求較高時采用35倍強勵)。機尾信號信號機頭電機操作臺ASCS0107全數字電控系統沿線保護護軸編碼器在本系統中，除運行出現負力時進行電氣制動外，當系統出現乘人一級越位、三項保護及潤滑油壓失常等情況時，也采取電氣制動停車以減少機械沖擊。圖5：數字電控系統Fig.5:digita Electrically controlled system當機尾或機頭發出開車信號時，ASCS0107全數字電控系統中的保護PLC對沿線保護和設備進行自診斷，確定各保護都正常時給操作臺處的操作PLC發出指令信號，操作PLC接到操作人員的操作信號時，操作PLC向ASCS0107全數字電控系統發出開車信號，觸發晶閘管進行變頻調速。開車時電機轉動，帶動軸編碼器，軸編碼器發出信號送到操作PLC，然后經操作PLC傳輸到保護PLC，即可實現保護和監控。若機頭或機尾不發出開車信號，皮帶就不能運轉。即實現了信號與電控閉鎖方式。3 結語該系統自2003年11月份安裝后，維護量大大降低，大部分故障能夠在電腦顯示器上直接顯示，減少了故障查找環節，采用電機電樞相互獨立、磁場串聯的運行方式、可實現1#、2#單機運行和均轉速、均轉矩運行，系統控制精度高，操作簡單，維護方便，具有較強的自診斷能力，