PLC与变频器在带式输送机集控系统的应用.pdf

253 科学管理2023年第10期随着矿井采掘生产规模不断扩大，矿井带式输送机的运载任务逐步加重，由于带式输送机的运载距离远、运载量大等原因，矿山带式输送机极易发生空载、停止及重载启动等安全事故。为了解决及降低此类事故的发生几率，可编程的以PLC控制器为核心的带式输送机集控系统成为可时下最为热门的研究方向。此前刘增环1为了解决皮带机出现的问题，对基于PLC控制器及变频器的控制系统进行了设计，设计的系统具有操作较为简单，稳定性好几低耗等优点，为矿山实现智能化开采，提升矿山经济效益做出了贡献。杜功儒2为了实现矿山的智能化对皮带机的控制系统进行了设计，通过对系统软件及硬件的设计，实现了系统故障报警及紧急情况处理等功能，为皮带输送机的集控系统设计作出参考。本文基于PLC控制器及变频器对带式输送机的集控系统进行了一定的设计，有效的降低了矿用带式输送机出现故障的几率，提升了矿山安全。1 带式输送机集控系统设计由于煤矿开采的量越来越大，许多矿山的运输设备不能满足其运输的需求，所以基于PLC编程控制器为控制系统核心的带式输送机控制系统得到了广泛的应用。本文选择S7-300PLC为带式输送机的集控装置。利用PLC作为变频机及工控机间的信息交接的媒介，PLC将变频器的工作信息及工作参数等信息进行汇总，传输至工控机，在经由工控机将指令通过PLC传递至变频器，以此来达到控制变频器的电机供电频率及电机的转速等。带式输送机的集控系统一般由PLC控制器、传感装置、变频器、远程监控装置及以太网等组成。PLC与监控计算机进行连接，通过组态软监控、存储、报警灯性能对带式输送机进行集中控制，以此达到降低带式输送机发生故障的几率。控制单元之间通过通讯接口进行连接，以此达到通讯的及时性。上位机与PLC控制器通过以太网进行连接，通讯CPU与变频器的数据量与PLC的CPUDP接口进行连接，PLC的数据采集和控制指令传输通过DP总线实现3。皮带输送机采用S-7-300为控制处理器，由中央处理器、接口模块、通信处理器、电源模块及功能模块等组成。其硬件的配置如图1所示。系统的CPU选择为CPU315-2DP，其具有较大的存储及许多I/O接口。此外其同样具有PROFIBUS-DP的主从接口及RS485接口。图1 硬件的配置示意图PLC的控制程序主要是用来实现PLC与变频器之间的信息传递及故障检测的。当PLC的控制系统完成初始化后，系统收到启动的命令后首先进行自我故障的检测，当发现系统中存在故障时，系统将会及时的进行故障报警。也可以进行有效的故障检测程序编写，当发生故障后，系统按照编写的程序进行报警，及时的排查系统中的错误。当自我检测未发现故障时，系统正常运行。变频器调试时，将电动机的额定电流、额定功率等参数进行输入，实现带式输送机的变频调速。变频器利用设备本身自带的RS485接口与PLC系统进行连接，实现运行方向、运行的速度等参数的调控。西门子STEP7的编程步骤可以分为：工程建立、设置输入及输出点、设置I/O通讯的地址表、书写用户程序、程序的写入、程序的最终调试。网 络 通 讯 的 组 件 的 软 件 选 择 为 西 门 子WinCC6.0来实现。EM277模块的人机界面是实现人工监控现场的途径，CPU315-2PN/DP通过EM277实现主站和分站的统一，且组成PROFIBUSPLC与变频器在带式输送机集控系统的应用张鑫西山煤电新产业公司机电修造园区分公司 山西 太原 030053摘要：由于矿山生产的不平衡性，带式输送机在工作过程中极易发生停止、空载等故障，为了有效的解决此类问题。本文基于PLC控制器及变频器对带式输送机的集控系统进行了设计，应用软启动的方式对电机进行启动，通过建立通信网络对系统进行全方位的监控，有效的降低了矿用带式输送机故障几率，提升了矿山的经济效益。关键词：带式输送机 PLC控制器 变频器 控制电路科学管理 254 2023年第10期网络。EM277上的DP端口与主站的DPMI端口进行交换。CPU315-2PN/DP上的PN端用于以太网交换机和上位以太网进行信息的交换。PN端的以太网的IP地址设定为192.168.0.1，DP为现场的总线路端口，站址为1.5Mbit。系统的网络结构示意图如图3所示。图2 系统网络结构示意图人机界面的设置对于人员的操纵至关重要。上位机的监控可以及时的反应皮带机的电机电压值、机头温度、滚筒速度等参数。当登录人机界面后首先显示的为输送机的电压、电流、运行状态等数据。其次显示带式输送机故障情况，且当带式输送机发生故障时能够远程复位。最后人接界面能够控制皮带机的启动与停止，并能随时切换带式输送机的工作模式。当用户进入上位机的监控界面时，点击相应的皮带机运行状态就会显示其运行状态，为皮带机的运行状态提供保证。2 变频器设置及变频启动系统故障分析变频器的规模选择应当根据矿山的实际需求进行选定。确保选定的变频器可以满足电机的输出功率的额定值。变频器主回路可将频率及电压保持不变的三相交流电转为直流电，也可以将直流电转化为频率及电压可以变化的交流电。变频器的结构示意图如图3所示。图3 变频器结构示意图MM420是一种常见的变频器，变频器配有现场的总线路接口。MM420变电器的主要控制电路包括了数字型号的处理器（对电压、电流及温度数据的采集工作）；输出及输入端口；通信的端口，通过上机位对一台或多台变频器实行远程操作及监控；操作面板是通信端口与操作台完成连接的主要途径，完成监测信号的输入输出。变频启动装置是控制带式输送机运行的主要系统，由于煤矿的地质条件较为复杂，由于长时间的运行，易发生如下的故障。PLC的电气控制箱常常出现接触器接电发生熔断，继电器发生过载断路的现象，变频器的故障及PLC的故障。在发生此类故障时需要对其进行及时的处理，本文对故障的现象及解决方法进行研究，当变频器的发生缺相故障时，此时发生此故障的现象是线路电流过大，电机的发热严重，电机在运行的过程中由于故障的原因出现震动，发生此类故障的原因是由于三相电路的继电器及三相的熔断器熔断，变频器产生了缺相的故障，解决此类现象的方法较为简单为更换变频器的熔断器及断路器。压力穿感器在进行工作时，由于长时间处于受压的状态下极易发生故障，故障的主要现象为传感器数据失真，产生的原因为压敏电阻由于长时间的工作发生损坏，此时要做的就是及时的更换。变频器的谐波治理装置的按钮接触点极易发生氧化绝缘故障，急停按钮及转化开关等也极易发生故障，其主要原因为机构的自身问题，所以尽量选用质量好的元件。为了更加有效的维护系统的安全及设备的寿命，工作人员需要定期且及时的对其进行维修检测，定期的更换，以此提高系统的稳定性。3 结论本文为了有效的提升带式输送机在运输过程中出现的问题，本文基于PLC控制器及变频器对带式输送机的集控系统进行了一定的设计，对硬件的配置、人机界面及变频器的配置进行设置。并给出了集控系统常见问题的解决方法，有效的降低了矿用带式输送机出现故障的几率，保证矿山运输安全。参考文献1 刘增环，潘明福.基于 PLC 及变频器技术的带式输送机控制 J.煤矿机械，2011，32（9）:192-193.2 杜功儒，刘凯深，李建华.基于 PLC 的带式输送机控制系统设计 J.煤矿机械，2009，30（11）:125-127.3 蒋云，陈敏.基于 PLC 与变频器的井下带式输送机集控系统设计研究 J.煤矿机械，2014，35（12）:243-245.