基于PLC控制的變頻器在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用探討

馬方旭

摘要：皮帶運(yùn)輸機(jī)是煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)必不可少的運(yùn)輸載體，也是實(shí)現(xiàn)煤炭生產(chǎn)工作正常開展的重要設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能也得到了進(jìn)一步地完善升級(jí)。通過引入PLC控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互作業(yè)，而且還安裝了保護(hù)裝置和故障檢測(cè)裝置等多元化的功能模塊，以增強(qiáng)煤炭生產(chǎn)流程的整體管控效果。該篇文章通過引入西門子PLC S7-300系列設(shè)備作為經(jīng)典案例，以此來介紹PLC技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的功能優(yōu)勢(shì)，同時(shí)著重闡述該系統(tǒng)的使用技術(shù)要領(lǐng)，從而深入開展研究分析。

關(guān)鍵詞：西門子PLC;皮帶運(yùn)輸系統(tǒng);技術(shù)優(yōu)勢(shì)

引言：

德國(guó)西門子作為全球知名企業(yè)，其產(chǎn)品PLC可編程控制器已經(jīng)普遍應(yīng)用于我國(guó)多個(gè)行業(yè)。該系統(tǒng)具有體積輕盈、工作效率高以及安全系數(shù)高的特點(diǎn)，而且內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)體系，極大地提升標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程，同時(shí)還具備超強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程通信能力。多種技術(shù)優(yōu)勢(shì)作用下，該系統(tǒng)可以幫助企業(yè)提升生產(chǎn)效率，節(jié)約成本。當(dāng)前PLC系統(tǒng)已經(jīng)被用于煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中，通過PLC的微電子、數(shù)字化等特點(diǎn)幫助煤炭企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提升，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)運(yùn)營(yíng)收益的增加。

1、PLC 系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

1.1編程簡(jiǎn)單而且操作容易

PLC系統(tǒng)技術(shù)具有梯形圖語言，經(jīng)過短期培訓(xùn)即可幫助工作人員迅速熟悉系統(tǒng)并上手開展操作，從而可以幫助企業(yè)縮減培訓(xùn)成本，幫助企業(yè)節(jié)約開支。除此之外，該系統(tǒng)注重編程的系統(tǒng)化和模塊化，能夠兼容多種軟件，從而便利了使用方進(jìn)行多種軟件匹配組合，從端子接入可以獲取到更多的輸入和輸出信號(hào)。

1.2可靠性和抗干擾性能強(qiáng)

PLC系統(tǒng)具有極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，因?yàn)槊禾可a(chǎn)環(huán)境呈現(xiàn)高壓和高濕度的特征，且生產(chǎn)過程中制造了許多粉塵，但該系統(tǒng)未受到惡劣環(huán)境影響，保障了皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。而且，鑒于該系統(tǒng)在皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中具有關(guān)鍵性作用，可以幫助皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)解決掉因持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)造成的設(shè)備故障問題，極大地節(jié)約了修復(fù)時(shí)間，從而保障煤炭生產(chǎn)可以不間斷地持續(xù)工作，提升煤炭生產(chǎn)的工作效率。

1.3系統(tǒng)配置靈活

PLC組態(tài)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的靈活性和較好的處理能力，因而在系統(tǒng)控制要求發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)第一時(shí)間接收到變動(dòng)指令，便能夠通過改變程序從而快速實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)配置，并按照指示組合成多種適用于生產(chǎn)的配置規(guī)模，為企業(yè)節(jié)省了大量的技術(shù)操作時(shí)間，同時(shí)也減輕了技術(shù)工作人員的工作壓力，提升了整體的生產(chǎn)工作效率。

1.4擴(kuò)網(wǎng)組網(wǎng)擴(kuò)展性強(qiáng)

PLC系統(tǒng)擁有強(qiáng)大的擴(kuò)網(wǎng)組網(wǎng)功能，因此可以實(shí)現(xiàn)新設(shè)備的任意增加，從而增強(qiáng)對(duì)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的控制能力。相較于以往的皮帶運(yùn)輸控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)極大地減少了在企業(yè)人財(cái)物方面的成本開支。另外，因?yàn)樵撓到y(tǒng)可以兼容各種軟件，適應(yīng)性強(qiáng)，因此在進(jìn)行系統(tǒng)組裝、設(shè)計(jì)和后期維護(hù)保養(yǎng)方面也比較簡(jiǎn)單，容易操作。這一功能特點(diǎn)，體現(xiàn)了PLC系統(tǒng)的靈活性特點(diǎn)，有利于煤炭生產(chǎn)企業(yè)結(jié)合實(shí)際情況實(shí)時(shí)開展系統(tǒng)調(diào)整，制定更高效的系統(tǒng)，以推動(dòng)煤炭生產(chǎn)的進(jìn)度。

2、西門子 PLC 在煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 項(xiàng)目概況

此文選擇西門子的S7-300系統(tǒng)的PLC系統(tǒng)作為案例進(jìn)行分析介紹。該系統(tǒng)的軟件方面采用人機(jī)交互界面和保護(hù)傳感系統(tǒng)，在硬件配置方面，設(shè)置了完善的結(jié)構(gòu)框架，涵蓋了皮帶運(yùn)輸過程中的各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)，較于傳統(tǒng)的皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)，在軟件及硬件方面均具有優(yōu)勢(shì)。

2.2 西門子PLC煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)

該系統(tǒng)共計(jì)包括五部分功能，以下進(jìn)行詳細(xì)說明。首先，該系統(tǒng)內(nèi)的可編程控制器具有多路輸入和輸出功能，因此在實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)輸系統(tǒng)安全可靠性能提升方面具有較大的幫助作用，而且有利于系統(tǒng)擴(kuò)展能力增強(qiáng)。除此之外，該系統(tǒng)的抗干擾性能可以幫助運(yùn)輸系統(tǒng)適應(yīng)條件惡劣的煤礦生產(chǎn)環(huán)境。其次，該系統(tǒng)可以依據(jù)實(shí)際情況配置保護(hù)傳感裝備，以其專業(yè)化、智能化的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自啟動(dòng)、運(yùn)行以及停車各個(gè)環(huán)節(jié)的流程升級(jí)完善。再有，該系統(tǒng)還可以根據(jù)突發(fā)情況及時(shí)有效地調(diào)整設(shè)置操控參數(shù)，從而避免運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)問題的再次發(fā)生。第四，該系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程操控功能，因此技術(shù)人員可以實(shí)行遠(yuǎn)程操控，監(jiān)控運(yùn)輸情況，并可以使用該系統(tǒng)采集、分析并存儲(chǔ)實(shí)際運(yùn)行過程中的運(yùn)輸數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)調(diào)整完善生產(chǎn)節(jié)奏，從整體上把控運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。第五，該系統(tǒng)還具有自動(dòng)檢測(cè)功能，可以檢測(cè)出潛在的故障信號(hào)，幫助技術(shù)人員及時(shí)排查故障并予以解決，從而防止故障問題擴(kuò)大化，保障了煤炭生產(chǎn)的安全作業(yè)。

2.3 系統(tǒng)構(gòu)成介紹

我礦主運(yùn)皮帶和輔運(yùn)皮帶較多，主井裝載現(xiàn)有兩條主運(yùn)皮帶進(jìn)行主系統(tǒng)運(yùn)煤，但兩條皮帶是各自獨(dú)立的皮帶，均由PLC-300進(jìn)行控制，實(shí)行自動(dòng)化運(yùn)行，兩條皮帶各自配有煙霧、溫度、縱撕、拉線、跑偏、打滑等保護(hù)，將保護(hù)編入PLC-300程序段，對(duì)皮帶進(jìn)行保護(hù)，減少設(shè)備故障，防止事故擴(kuò)大化，及保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員的人身安全，故而能大大地提高生產(chǎn)效率。這種操作模式，規(guī)避了傳統(tǒng)人工作業(yè)中存在的誤操作情況，從而保障了皮帶系統(tǒng)運(yùn)輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性，也節(jié)省了企業(yè)開支。關(guān)于該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置方面，下一部分內(nèi)容將會(huì)著重闡述該系統(tǒng)的軟硬件配置情況。

3硬件構(gòu)成

系統(tǒng)硬件配置需要結(jié)合實(shí)際需求開展，首先明確皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的需求明細(xì)，通常情況下涵蓋啟動(dòng)、停止及故障等內(nèi)容。涉及到的系統(tǒng)輸出輸入需要經(jīng)過皮帶電機(jī)主回路和PLC系統(tǒng)一起顯示。PLC為實(shí)現(xiàn)兼容效果，特別設(shè)計(jì)了多個(gè)輸出端口。

4軟件構(gòu)成

西門子的這套PLC系統(tǒng)具有啟動(dòng)快和穩(wěn)定性能強(qiáng)的特性，可以結(jié)合實(shí)際情況調(diào)整系統(tǒng)啟動(dòng)、停止及延長(zhǎng)時(shí)間。

4.1系統(tǒng)具體操作流程介紹

我礦主井裝載設(shè)有兩條皮帶，分為一號(hào)二號(hào)兩條皮帶皮帶上方有三個(gè)煤倉(cāng)，每個(gè)煤倉(cāng)有四臺(tái)給煤機(jī)共12臺(tái)給煤機(jī)，每條皮帶均分6臺(tái)給煤機(jī)進(jìn)行給煤運(yùn)輸。就其中一條皮帶運(yùn)輸來說，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)工作人員按下制動(dòng)模式。PLC-300檢測(cè)皮帶機(jī)運(yùn)行條件，當(dāng)各保護(hù)未動(dòng)作且達(dá)到開機(jī)條件時(shí)，PLC-300通過輸出模塊輸出指令到控制開皮帶機(jī)的繼電器，此時(shí)繼電器得電吸合，控制真空磁力啟動(dòng)器的控制電源就得電。皮帶開始運(yùn)行給煤機(jī)運(yùn)行。根據(jù)定量倉(cāng)噸位的設(shè)定，定量倉(cāng)達(dá)到設(shè)定噸位后給煤機(jī)停。皮帶設(shè)有延時(shí)，延時(shí)到后皮帶停。此處設(shè)有皮帶機(jī)延時(shí)，是為防止皮帶機(jī)給煤機(jī)同時(shí)停帶面壓煤。定量倉(cāng)稱重后的煤裝到提升箕斗，提升到地面完成系統(tǒng)運(yùn)煤提煤任務(wù)。西門子PLC-300用在皮帶自動(dòng)化運(yùn)輸中具有嚴(yán)密的邏輯性、可靠性和防干擾性，大大地提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)任務(wù)減少了事故的發(fā)生率，同時(shí)也保證了設(shè)備的安全和現(xiàn)場(chǎng)工作人員的安全，成功地取代了老式的人工啟動(dòng)皮帶機(jī)的操作。

4.2 ?系統(tǒng)特色控制方法

在以上介紹的常規(guī)流程基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)還具備自動(dòng)控制、手動(dòng)控制和檢修方式共計(jì)3種特色控制方法。這三種控制方法可依據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況選擇匹配。拿自動(dòng)控制做為例子進(jìn)行說明，該方法主要控制系統(tǒng)運(yùn)行中的正常停車以及緊急停車動(dòng)作。在執(zhí)行兩項(xiàng)任務(wù)過程中，系統(tǒng)保護(hù)裝置實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)資料的采集工作，同時(shí)深入開展對(duì)輸入口采集信息的運(yùn)算分析工作，通過精準(zhǔn)的運(yùn)算分析，得出下一步的操作結(jié)論，并發(fā)出相關(guān)指令進(jìn)行自動(dòng)控制操作。而手動(dòng)控制主要控制系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止以及急停動(dòng)作。第三種控制方式即檢修方式，一旦該模式啟動(dòng)，其他兩種控制方式以及保護(hù)裝置都會(huì)停止作業(yè)，這種情況下系統(tǒng)整體處于維修保養(yǎng)的狀態(tài)，直到進(jìn)行故障維修并完成調(diào)試管理之后，設(shè)備才能再次投入運(yùn)行使用。

5 結(jié)語

西門子PLC系統(tǒng)投入皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中后，極大地促進(jìn)了系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用功能的完善升級(jí)，提升了煤炭企業(yè)的生產(chǎn)效率。該系統(tǒng)不僅擴(kuò)展了運(yùn)輸系統(tǒng)的功能模塊，還增強(qiáng)了煤礦運(yùn)輸?shù)陌踩阅芎涂煽啃阅?，促進(jìn)了煤炭企業(yè)的精益化管理。PLC系統(tǒng)的引入有效縮減了企業(yè)成本開支，促使企業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙贏局面。

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