基于S7—300PLC的帶式輸送機運輸集控監(jiān)測系統(tǒng)故障診斷功能設計

馬平++丁宇輝++王春杰

摘 要：針對礦井皮帶在線監(jiān)控系統(tǒng)，由于硬件或現(xiàn)場特殊情況出現(xiàn)皮帶不能正常開啟或關閉現(xiàn)象，控制人員不能及時排查問題，提出了一種基于S7-300PLC的礦井集控系統(tǒng)故障診斷功能的設計方案。功能采用在軟件編程的過程中，增加對過程中判斷各參數(shù)監(jiān)視記錄功能，并通過組態(tài)軟件提示，使系統(tǒng)控制人員隨時了解皮帶在運作的時候出現(xiàn)的各種故障原因。實際應用表明，該功能可有效保證系統(tǒng)在出現(xiàn)故障的時候，快速判斷問題所在，并進行分析調整。

關鍵詞：礦井皮帶集控系統(tǒng) 故障診斷 PLC 在線監(jiān)控

中圖分類號：TD528 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（b）-0111-02

隨著煤炭行業(yè)高產(chǎn)高效的發(fā)展，礦井高效生產(chǎn)問題已成為制約煤炭行業(yè)的關鍵因素，皮帶運輸機作為一種連續(xù)輸送物料的搬運機械，主要用來輸送塊狀、粒狀物料，它的運作安全直接影響到礦井的生產(chǎn)效率和安全，因此對皮帶運輸機保護系統(tǒng)的研究具有重要的意義。特別是在皮帶運輸過程中發(fā)生的一系列跑偏、堆煤、撕裂、煙霧、打滑，超溫灑水等故障，不能及時排查診斷，這種情況下，工作的安全可靠性將會對礦井生產(chǎn)造成嚴重影響。現(xiàn)階段，平煤集團中的一些礦井正在開展皮帶房自動化建設工作，致力于實現(xiàn)在地面對皮帶實際操作情況進行遠程控制，然而，通常情況下運用遠程監(jiān)測的方式難以直觀化對設備運行情況有一個全面化了解。有的時候盡管是增加了現(xiàn)場化的監(jiān)視攝像頭，但是依然會存在皮帶開啟過程中開不了或者是難以在相對較短的時間之內明確實際原因的問題，最終對安全生產(chǎn)造成嚴重威脅。所以，在此背景之下，作者設計了基于S7-300PLC的礦井皮帶集控系統(tǒng)故障診斷功能，運用這個功能開展工作的時候，能夠就皮帶控制流程相關設備信號參數(shù)以及具體反饋情況加強判斷，若存在影響皮帶正常開啟因素的時候，可以對現(xiàn)有現(xiàn)狀與設備運行情況實施科學化儲存，然后運用上位機組態(tài)軟件開展有效讀取與查詢工作，有助于精確判斷所開啟的相關流程當中哪一個環(huán)節(jié)存在問題，或者是哪一個機械設備所提供的反饋信息沒有達到相關條件，最終對現(xiàn)場故障實施有效判斷，降低皮帶維修停止時間，從根本上提升煤礦生產(chǎn)效率。

1 系統(tǒng)功能

平煤一礦有24條皮帶，以往對于操作皮帶的控制模式就是就地分臺控制，基本無傳感器保護，這種操作模式已經(jīng)落后于現(xiàn)在科技型的工業(yè)生產(chǎn)，而且一旦出現(xiàn)故障，排查困難，很難及時有效地排除問題，耽誤了工業(yè)生產(chǎn)。為保障有效的工作，需要對其進行自動化改造，以實現(xiàn)對故障的自動診斷功能，系統(tǒng)具備如下功能。

（1）全自動聯(lián)動控制：實現(xiàn)整個皮帶按照煤流集中開停作業(yè)，實現(xiàn)一鍵開停整條煤流運作。

（2）手動控制功能：皮帶之間存在閉鎖關系，針對單條皮帶進行手動開關作業(yè)，但開啟的順序有一定的規(guī)定，必須按照煤流設定開停作業(yè)。

（3）檢修控制功能：皮帶單條開停，沒有閉鎖關系，不限制操作順序，方便皮帶檢修時作業(yè)。

（4）流程監(jiān)控功能：對皮帶控制過程進行監(jiān)控，實時監(jiān)控皮帶操作中的狀態(tài)，判斷皮帶運行的當前狀態(tài)。

2 控制系統(tǒng)硬件設計

根據(jù)設計原則要求，選用西門子S7-300系列PLC作為礦井皮帶集控系統(tǒng)的控制核心，利用數(shù)字量輸入模塊的DI/DO口采集現(xiàn)場的開關量以及模擬量，即皮帶的電機啟動、電機停止等信號，利用模擬量輸入模塊AI/AO采集現(xiàn)場的模擬量，即電機的電機電壓、電流、急停故障等信號。采用西門子網(wǎng)絡模塊進行和上位機通訊，診斷分析核心模塊如圖1所示。

3 系統(tǒng)軟件設計

地面遠控系統(tǒng)的運行便于實時監(jiān)視皮帶的詳細參數(shù)以及故障報警信息，便于操作人員能夠根據(jù)組態(tài)界面高效、準確地判斷皮帶的運行狀態(tài)。

遠控系統(tǒng)使用GE公司的IFIX5.0組態(tài)軟件開發(fā)，有著相對較強的圖符以及設備硬件驅動功能，可以在SI7驅動配置之下，實現(xiàn)西門子300PLC的便捷連接，進一步開發(fā)出相對靈活以及高效化的界面，并推動其在工控行業(yè)當中的有效使用。

借助IFIX組態(tài)軟件所具有的事件調度功能，可以對皮帶運行期間的相關故障參數(shù)變化情況進行實時監(jiān)測，若是參數(shù)出現(xiàn)了不同程度上的變化，則需要將其及時插入到SQL數(shù)據(jù)庫，并做好詳細記錄。

4 結語

對平煤一礦井下目前皮帶設備信息進行分析，設計研究了井下皮帶集控系統(tǒng)。

（1）建立了以西門子S7-300PLC為核心的皮帶集控系統(tǒng)，實現(xiàn)了皮帶設備的自動控制和設備狀態(tài)的實時監(jiān)測。

（2）通過組態(tài)IFIX軟件開發(fā)了一套皮帶集控系統(tǒng)監(jiān)控界面，實時查看井下皮帶的實時運行狀態(tài)，快速對生產(chǎn)數(shù)據(jù)地處理。

（3）實現(xiàn)了皮帶操作的過程監(jiān)控，控制員能夠及時掌握運行情況，當過程中出現(xiàn)問題，系統(tǒng)自動提示故障所在，減少故障停車時間。

煤礦的運輸系統(tǒng)對保證礦井的正常生產(chǎn)起著非常重要的作用。該集控系統(tǒng)實現(xiàn)了平煤一礦皮帶控制自動化，提高了對皮帶的使用效率，減少了維護時間，提高了運輸系統(tǒng)的監(jiān)測和控制水平。皮帶的操作在地面監(jiān)控室中進行，以先進的國際化工業(yè)軟件IFIX組態(tài)軟件為平臺顯示在電腦屏幕上，通過對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和智能判斷，分類提示給控制人員，大大提高了管理水平，改善了工作環(huán)境，有效合理地利用了現(xiàn)代化信息資源對工業(yè)生產(chǎn)進行輔助生產(chǎn)，改善了生產(chǎn)線冗長，操作不便利的現(xiàn)狀，積極響應國家推進節(jié)能減排的號召。

參考文獻

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