基于PLC的皮带集中控制系统设计

基于PLC的皮带集中控制系统设计煤矿的运输系统对保证矿井正常生产起着非常重要的作用。为了保证煤矿运输系统可靠安全运行，对带式输送机进行集中监视和控制很必要。本文以新疆哈密煤矿主斜井及地面胶带输送机为背景，设计出了以PLC技术为核心的集中控制系统，提高了运输系统的监测和控制水平。

文中首先介绍了本次设计的背景，然后设计了胶带输送机集中控制系统的结构和应具有的控制功能，参数的检测和故障保护装置，确定了各故障检测传感器的类型及安装位置。在此基础上采用SIEMENS的S7-300系列PLC对系统进行硬件和软件设计，其中包括PLC的模块配置及外部连线，梯形图程序设计。最后提出PLC控制系统的主要干扰源，并设计了抗干扰的措施。

关键词:胶带输送机; S7-300; 集中控制系统

PLC皮带控制系统是胶带运输机的自动化控制系统。可在矿山、港口码头、冶金、钢铁、建材等行业中使用的皮带机顺序控制及保护的智能控制系统，其通用性、适应性强，能够完成各种控制任务它能完成各种传感器工作状态的监测、皮带及给煤机的电机起停控制、通讯、现场管理、集中监控，集控系统采用多台PLC组成控制系统和数据传输网络，可以组成不同的控制规模，每一台PLC又可以采用单独控制。由于采用网络系统，用户可以方便的对整个系统内的每一台设备进行管理。

PLC皮带控制系统系统特点

PLC皮带控制系统在组态系统时具有极大的灵活性，具有极强的处理能力，以及大的I/O容量。适应性好可编程控制器是通过程序实现控制的。当控制要求发生变化时，只需改变程序即可。因此能灵活方便地进行系统配置，组成不同规模、不同功能的控制系统，适应能力非常强，即可控制一台单机，又可控制一条生产线，

既可现场控制，又可远距离控制。功能强大:PLC内部有丰富的软元件供您使用，可以很方便的进行程序修改，调整计时器、计数器的值来适应现场设备运行的要求。

PLC皮带控制系统维护

程序直观、简单，面向用户，面向现场。程序编写简单易学，能够使具有一般电工知识的维护人员在很短时间内掌握。PLC的基本免维护性，使工人从以前集成电路繁锁的检修、维护中解脱出来使生产效率明显提高。PLC为标准型号，在国内的许多大公司都有经销，价格比较统一，为今后的备件的配备提供了方便，用户可以摆脱以集成电路控制为主的产品备件的独家提供的被动局面(价格相当高)，降低了维护成本。

PLC皮带控制系统皮带监测保护

胶带跑偏保护——可采用跑偏开关用于皮带运输跑偏监测和保护，成对使用。报警并可急停皮带(根据需要)。

旋转探测仪(速度、打滑保护)——采用速度传感器探测胶带输送机速度及加速度，实现超速打滑保护。(报警并急停皮带)

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急停双向拉绳开关——控制急停的闭锁保护及故障识别，拉线急停闭锁开关，用于皮带沿线紧急闭锁保护。当闭锁开关动作，控制机报警并发出急停命令。(报警并急停皮带)

皮带纵向撕裂保护——纵向撕裂传感器安装在皮带下方，当皮带发生纵向撕裂故障时,煤落在传感器上面，传感器动作报警并急停。

烟雾保护——采用烟雾传感器，当皮带或煤有烟雾产生时，控制机显示、音响报警并启动洒水灭尘装置。该信号为锁存信号需要人为复位按钮来复位，再次报警时间为30分钟。

温度监测——采用非接触式温度传感器来测量滚筒温度，并将它转换成电压信号，控制机根据所测量的温度与设定温度之比，来控制洒水装置灭火，同时显示报警和急停。

自动洒水灭火灭尘——采用自动灭尘灭火洒水装置，该装置由隔爆电磁阀、自动水阀、水管喷咀和阀门等组成。当控制系统根据保护温度、烟雾煤尘等多种传感器提供的信号，可控制电磁阀开启实现自动洒水灭尘灭火。

料流监测功能——采用接触式料流传感器，可使皮带系统在自动状态下根据物料的情况起、停皮带，为矿方节省了电能。

PLC皮带控制系统报警显示

状态显示——在控制台上可显示各皮带、给煤机的启停状态、电源指示、松闸指示等。故障指示——在控制台上可显示各皮带机跑偏、闭锁、纵撕、超温、打滑、烟雾、堆煤、洒水、电机故障等信号，可查询皮带保护点并显示。通讯及启动告警功能——系统配置扩音电话和起动前的语言告警装置。维修人员可通过皮带沿线设置的扩音电话与各皮带分站联系，故障保护时，系统通过沿线语言装置，进行语言报警，便于维修工查找故障点，节省故障查询时间。自动运行方式时，根据PLC内部设定的程序自动起停设备;还可根据需要使设备单机运行，当对设备进行检修时还可将运行方式转换到检修状态，检修人员可通过机头、机尾安放的本安就地箱启停设备。

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1绪论

1. 1皮带运输的发展概述

利用皮带运输是煤炭生产过程中不可缺少的一部分。矿井中，皮带运输的线路很长，巷道条件有限，并且大多都采用继电器进行控制，出现故障也不好检查，若运输不畅，采掘工作或其它工作都无法进行，整个煤炭生产系统将处于瘫痪状态。

矿井运输机械的类型很多，按运输方式可分为连续运行和往返运行两种。连续运行式运输设备的特点是:一经开动就不需操作而连续运行。普通胶带机、钢绳芯胶带机、钢绳牵引胶带运输机等均属于此类运输设备。往返运行式设备的特点是:在运行区间，以一定的方式，做往返式周期性运，运行中需要操作换向。机车运输及单绳牵引运输等属于此类运输设备。

随着科学技术的不断发展，矿井生产规模的不断扩大，原有的继电器控制已经不能满足生产的需要，运输系统也经历了不断的变革和进步，并以煤流运输的连续化、设备大型化、自动化、高可靠性与安全性来保证矿井的连续、高效生产。矿井皮带运输系统，是由多条皮带搭接而成或由煤仓转载形成的煤流系统，因此它内部形成的单元就是单台皮带机。皮带运输机是选煤厂的主要运输设备，它可用于物料的倾斜运输或水平运输。由于皮带运输机的运输能力变化范围大、运输距离长、载货和运输机间没有相对运动、运转时阻力小等，因而具有适应性强、工作平稳可靠、动力消耗小、机件磨损小、使用维修方便等优点，在选煤厂中得到了广泛应用。

1. 2系统设计的背景及意义

1.2.1系统设计的背景

目前，矿井皮带运输系统是原煤运输的唯一途径，还是矿井生产的重要环节，因此它的安全高效运行受到很大程度的重视。由于矿井皮带运输系统分布广，信息分散以及控制要求高的特点，随着矿井生产规模的不断扩大，以及技术水平的不断提高，现代化矿井也需要现代化管理，因此对皮带运输系统的控制和管理提出了更高的要求。

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以往对皮带运输机都采用人工分台就地控制，即每台运输机的控制都由一名人员就地控制，这是一种最原始的控制方式。这种控制方式是直接操作运输机的控制