皮帶輸送機(jī)中綜合安全控制系統(tǒng)的PLC應(yīng)用

周游　房亮　高鈺東

摘 要：現(xiàn)如今，隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)越來(lái)越多的進(jìn)入到人們的生產(chǎn)生活中，但是一些需要功能相對(duì)簡(jiǎn)單、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定的工作這可以用PLC進(jìn)行替代使用，PLC屬于簡(jiǎn)化版的工業(yè)用計(jì)算機(jī)，通過(guò)使用PLC內(nèi)部的編程軟件，能夠極大的簡(jiǎn)化控制過(guò)程，提高控制的穩(wěn)定性?，F(xiàn)今，PLC應(yīng)經(jīng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中的方方面面。文章將就PLC的特點(diǎn)以及其在煤炭皮帶運(yùn)輸中的控制應(yīng)用進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：PLC；特點(diǎn)；應(yīng)用

前言

PLC是可編程邏輯控制器的英文縮寫，其屬于一種工業(yè)用的計(jì)算機(jī)，其相較于家用計(jì)算機(jī)在結(jié)構(gòu)上基本相同但是其在穩(wěn)定性、功能性等工業(yè)用途上有所強(qiáng)化，通過(guò)使用PLC可以取代原有的電氣控制以及單片機(jī)控制，提高設(shè)備的控制效率和穩(wěn)定性。現(xiàn)今，PLC在工業(yè)控制、航空航天、民用等方面都有大量的應(yīng)用，是一種非常好用的控制器。文章將就PLC的組成、特點(diǎn)以及其在一些工業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行介紹。

1 PLC的組成及其特點(diǎn)

可編程邏輯控制器，英文簡(jiǎn)稱PLC，是美國(guó)通用汽車公司于1968年為取代汽車生產(chǎn)線上的繼電器控制而提出的，經(jīng)過(guò)近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，PLC發(fā)展至今已經(jīng)發(fā)展的相當(dāng)成熟了，PLC可編程邏輯控制器實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。其工作原理一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。

可編程邏輯控制器發(fā)明之初就是定位于工業(yè)使用的計(jì)算機(jī)，因此具有很多特有的特點(diǎn)，下面將就這些特點(diǎn)進(jìn)行介紹：（1）可編程邏輯控制器使用方便，編程簡(jiǎn)單采用簡(jiǎn)明的梯形圖、邏輯圖或語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，而無(wú)需計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易。（2）功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高一臺(tái)小型PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。它與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價(jià)格比。PLC可以通過(guò)通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。（3）硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和小型交流接觸器。硬件配置確定后，可以通過(guò)修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。（4）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器，由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10-1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬(wàn)小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，PLC已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。（5）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法來(lái)設(shè)計(jì)。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)梯形圖的時(shí)間比設(shè)計(jì)相同功能的繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，通過(guò)PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題一般通過(guò)修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。（6）維修工作量小，維修方便PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故。

2 皮帶輸送機(jī)中的綜合保護(hù)裝置

PLC可以廣泛的應(yīng)用于工業(yè)控制中，近些年來(lái)，通過(guò)在煤炭皮帶輸送機(jī)中加裝PLC的安全控制裝置可以有效的做好其安全監(jiān)控，保障皮帶輸送機(jī)的安全運(yùn)行，并在故障發(fā)生時(shí)及時(shí)做好報(bào)警。下面對(duì)皮帶輸送機(jī)中的PLC綜合保護(hù)裝置進(jìn)行介紹：

2.1 皮帶輸送機(jī)的主機(jī)控制

對(duì)于皮帶輸送機(jī)的主機(jī)可采用PLC多重處理器，并行處理技術(shù)，多重抗干擾技術(shù)，軟件采用模塊化設(shè)計(jì)。通過(guò)采用PLC作為主控部分，可使整個(gè)控制部分配置更為靈活，同時(shí)易于擴(kuò)展和程序設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)主機(jī)加裝相應(yīng)的傳感器可以做好對(duì)主機(jī)運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)監(jiān)控并在故障發(fā)生時(shí)及時(shí)報(bào)警，由于PLC的控制部分體積小、重量輕可以更為靈活的為其進(jìn)行布局，由于整個(gè)皮帶輸送機(jī)中需要工作在濕度較大的礦坑中，因此需要做好控制器件的防潮處理，并在程序設(shè)計(jì)中加入啟動(dòng)預(yù)告、啟動(dòng)、停止、緊急停車、聯(lián)鎖等功能的開(kāi)關(guān)量輸出，還需要加裝包括煙霧保護(hù)、溫度保護(hù)、超溫灑水等安全防護(hù)。

由于皮帶輸送機(jī)中需要長(zhǎng)時(shí)間、大負(fù)載的工作，同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間的頻繁啟動(dòng)很容易造成輸送帶出現(xiàn)斷帶、撕帶的事故，因此需要在設(shè)計(jì)中加裝點(diǎn)動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)。同時(shí)為了便于維修需要在設(shè)計(jì)中加裝實(shí)驗(yàn)、集控、工作三種操作方式：（1）在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较?，?huì)對(duì)系統(tǒng)的中全部傳感器進(jìn)行檢測(cè)，查看其是否正常。（2）在集控模式下，可以對(duì)某一傳感器信號(hào)進(jìn)行屏蔽或強(qiáng)制處理，排除故障或使設(shè)備在傳感器故障的情況下繼續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。（3）在工作模式下，通過(guò)在操作控制中加入電啟動(dòng)的控制方式，來(lái)降低皮帶撕帶接頭的緩沖壓力，保證皮帶的正常運(yùn)行。

2.2 皮帶輸送機(jī)中的煙霧報(bào)警

礦井漏水和火災(zāi)是煤礦的多發(fā)故障，通過(guò)加裝煙霧傳感器，可以有效的在發(fā)生煙霧是及時(shí)作出報(bào)警并采用礦井防火灑水的措施進(jìn)行處理。

2.3 皮帶輸送機(jī)中速度傳感器

皮帶輸送機(jī)中的速度傳感器主要是有發(fā)光管和光電接收管構(gòu)成的，通過(guò)對(duì)加裝在滾筒山的光電信號(hào)進(jìn)行接收計(jì)數(shù)，測(cè)量出相應(yīng)的皮帶轉(zhuǎn)速，從而為后期實(shí)現(xiàn)檢測(cè)低速打滑、斷帶和超速保護(hù)等做好準(zhǔn)備，而且皮帶輸送機(jī)中的速度傳感器具有穩(wěn)定性、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

2.4 堆煤傳感器

主要用于檢測(cè)皮帶煤倉(cāng)中的煤炭堆積量，當(dāng)其中的煤炭堆積過(guò)多或者是皮帶輸送的煤炭流量過(guò)大時(shí)，皮帶上的煤流推動(dòng)導(dǎo)桿大于設(shè)定角度時(shí)，將信號(hào)傳輸至皮帶輸送機(jī)綜合控制系統(tǒng)中，PLC在接收到信號(hào)后，在程序運(yùn)行后延時(shí)0s～4s后發(fā)送主機(jī)停止信號(hào)，將主機(jī)停機(jī)。

2.5 急停開(kāi)關(guān)

急停開(kāi)關(guān)是必不可少的安全防護(hù)裝置，在一旦發(fā)現(xiàn)故障或者是設(shè)備運(yùn)行問(wèn)題是可以通過(guò)按壓急停開(kāi)關(guān)及時(shí)的將皮帶輸送機(jī)主機(jī)的電源切斷，使皮帶輸送機(jī)及時(shí)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)需要將輸送機(jī)巷道內(nèi)的每個(gè)急停開(kāi)關(guān)進(jìn)行串聯(lián)，使其在真?zhèn)€輸送機(jī)的任意一個(gè)急停開(kāi)關(guān)處都可進(jìn)行緊急制動(dòng)。

2.6 輔助功能

通過(guò)在整個(gè)皮帶輸送機(jī)上添加聲光語(yǔ)音提示，在皮帶輸送機(jī)需要進(jìn)行動(dòng)作時(shí)提前進(jìn)行報(bào)警提示，確保職工的人身安全。通過(guò)添加自動(dòng)灑水裝置保證在巷道內(nèi)溫度過(guò)高時(shí)及時(shí)通過(guò)灑水降溫滅火。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)在皮帶輸送機(jī)中添加PLC控制裝置，可以更方便的進(jìn)行控制，同時(shí)通過(guò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行整體監(jiān)控，保證設(shè)備的正常安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]李方園.PLC控制技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2010，3.