基于PLC的配煤装车系统研究
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摘要：随着社会的不断发展，煤炭需求量也不断加大，煤矿企业每天输送的煤炭量至少达到几十万吨，由此可以看出，煤矿企业每天的装车和卸车以及配煤的任务非常繁重。文章据此对配煤装车系统进行了研究，在PLC设计的基础上对于系统的设计进行了详细的分析。
关键词： PLC；配煤；装车系统
中图分类号：TD561 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）18-0034-02
随着社会的不断发展，煤炭需求量也不断加大，煤矿企业每天输送的煤炭量至少达到几十万吨，由此可以看出，煤矿企业每天的装车和卸车以及配煤的任务非常繁重。由于配煤的重点是电液推杆下料速度和列车运行速度，装车的效率直接受到配煤结果的影响，是基于plc的配煤装车系统的主要部分。该系统不仅使装车的速度得到了提高，而且增强了装车的可靠性。在确保完成全自动配煤作业的同时，节约了人力、物力、财力，使煤矿企业的配煤装车的效率和企业的经济效益得到进一步提高。
1 配煤装车系统的构成及控制原理
基于PLC的配煤装车系统主要由PLC控制装置和电液推杆、电子皮带秤和牵引绞车、配煤皮带机的输煤和装皮带机的给煤装置以及位置传感器和操作台等构成。其中，整个配煤装车系统的控制核心是PLC，牵引绞车由变频调速器控制，同时对煤车速度进行控制。煤通过装车皮带机输送到电液推杆中，并由皮带秤给出相应的电压与电流信号，随后煤仓中的煤通过配煤皮带机输送给装车皮带机，速度始终保持约定量。煤车的位置和数量信息由位置传感器发送到PLC，PLC对配煤皮带机的输煤和装皮带机的启停进行控制，牵引绞车速度的参考值由输煤量决定。具体工作原理如下图1所示：
由于系统控制主要是针对配煤比例和灰分控制来实现给煤量，因此，通过比例数学模型，将分灰仪和核子秤安装在皮带下，通过采样灰分值，结合各种煤比例参数和灰分参数以及装车经验，对各煤的流量设定值进行计算，并将煤的成分和灰分以及检验结果等信息输入到上位机，确定合理的配煤方案，并下达命令自动完成配煤。
2 基于PLC的配煤装车系统的设计
2.1 硬件设计
在基于PLC的配煤装车系统中，PLC控制系统主要采用SIMATIC S7200系列，对操作系统动力控制柜和操作台以及I/O模块进行控制，CPU则采用266XM。其中，动力控制柜由继电器和接触器、电流互感器和可编程控制器等组成，并与现场各设备连接；操作由显示装置和触摸屏、各按钮和指示灯以及报警器等组成，I/O模块则实现远程通信，确保各设备与PLC的数据交换和控制牵引绞车。即使在自动配煤控制失效的时候，依然能够顺利完成配煤。由于SIMATIC S7200系列的PLC能够实现复杂控制功能，并且性价比非常高，因此，被广泛应用于各行各业。在配煤装车系统中，不仅具有强大的计算和控制功能，而且还具有强大的数据传输等功能。系统中节点电器被PLC半导体元件所替代，对系统控制方式的改变只需要对内部控制程序进行修改就能实现。 I/O模块则利用EM223和EM235扩展模块来接收配煤现场开关信号与采集现场各检测元件，在传送至CPU的同时，还接受PLC发出的输出命令，对继电器和接触器以及各声光设备进行控制。其中，送入CPU的电压转换信号在经过A/D处理后输出电流信号对电频器进行控制。如下图2所示：
2.2 程序设计
基于PLC的配煤装车系统现场监控和通信协议将采用RS485接口USS通信协议实现，该通信协议组成工业监控网站的方式主要以主从方式为主，其最高波特率为188kb/s。通信数据报文格式如下：
STX为起始字符；LGE为报文长度；ADR为占地址码；BCC为校验字符。而初始化是程序中的主要任务，对装车的方式和列车的车厢数量与长度以及速度的初始值等进行设定，给出相应的控制变量。同时，为了调用各数据和程序模块的实现，主程序的调用由各装车过程都以子程序模块提供，并且PLC每隔2秒都会对车箱中的煤量进行计算，便于控制牵引绞车速度。由于上级设备和下级设备之间存在闭锁功能，启动命令只有通过集中启停程序，由下级设备启动向PLC发出，一旦发生故障或事故，系统将会自动停止设备，并发出报警信号。其中报警程序是在不影响装车煤量计算的情况下，避免装车皮带发生打滑和跑偏的现象，通过显示屏显示故障画面，PLC记录故障并进行处理和声光报警。
3 配煤装车系统的实现
基于PLC的配煤装车系统的应用，实现了配煤装车的自动控制。不仅实现了现场设备运行的控制、参数设定命令集、数据显示、故障报警、自诊断功能、保护设备等功能，而且保证配煤装车质量等。
随着社会的不断发展，煤炭需求量也不断加大，煤矿企业每天输送的煤炭量至少达到几十万吨，由此可以看出，煤矿企业每天的装车和卸车以及配煤的任务非常繁重。综上所述，基于PLC的配煤装车系统实现了配煤生产的自动化，根据实际的配煤装车工艺流程，选择科学合理的配煤装车方式，不仅实现了现场操作的监控，节省现场的接线，而且所采用控制器本身具有较强的计算功能，使编程和调试等方面更具灵活性，同时还能够将数据操作和通讯功能进行兼容，整个系统抗干扰性和抗震能力强、运行性能稳定，较易维护和检修，大大提高了配煤装车的质量。
参考文献
[1] 张攀峰，张开生，郭国法.基于PLC控制的皮带输送机系统的应用[J].微计算机信息，2005.
[2] 戴一平.可编程序控制器技术及应用[M].北京：机械工业出版社，2004.