0 引言

    煤礦開采中帶式輸送機的應用十分普遍，運輸量大、運輸距離長、減少運輸時間已經成為帶式輸送機的新要求， 在保證帶式輸送機運輸效率的同時，確保其工作性能的穩定性、可靠性十分必要，采用合理的控制系統對于確保輸送機性能有著重要意義。 PLC 憑借其控制系統結構簡單、性能優越、經濟成本低、便于維護等優點，已經成為控制系統的新趨勢，利用 PLC 進行帶式輸送機控制系統的設計也有著良好的發展前景。

1 控制系統的工作原理

    （1）自動控制系統

    自動控制系統依靠編寫好的程序進行控制，同時操作人員也能在控制機上進行適當操作，輔助程序進行控制。 啟動程序進入自動控制后，程序將會開啟設備和停止設備，根據傳感器上的信號數據進行分析匯總，及時發現系統故障進行調整。 為方便系統的修改，通常會創建維修日志，方便工作人員對設備的檢測修理。

    （2）手動控制

    這一控制方法主要依靠系統管理員進行設備的啟動和停止， 可以對輸送帶的啟動流程進行調整，其具體流程如圖 1 所示。 為提高輸送帶的使用效率，應在輸送帶上沒有煤時及時停止，減少輸送帶的空轉運行，總的來說，手動控制對操作人員的技術水平要求較高，需要操作人員對控制系統進行監控。

    （3）變頻控制PLC 控制系統能夠實現對輸送機的變頻控制，這一功能主要依靠變頻器實現， 同時變頻器的開啟、運行、停止狀態都能在主控界面上顯示出來，當出現故障報警時，也能及時記錄故障發生地點與故障信息。

圖1 手動控制流程圖

2 系統控制要求及硬件設計

    考慮系統的工作性能和實際使用需求，應保證

    PLC 控制系統具有以下功能：

    （1）能夠通過控制調速耦合器實現輸送帶的軟啟動；

    （2）確保系統 3 臺電機之間的使用平衡；

    （3）能 夠實時顯示控制系統的運行參數 ，方便對系統進行調整；

    （4）擁有自動報警功能，發現故障后及時報警；

    （5）有自動和手動 2 種操作模式的任意切換功能。系統的硬件結構如圖 2 所示。

圖2 硬件結構圖

    在進行硬件設備的選擇時，考慮到煤礦井下環境的特殊性，采用 BXW-120 隔爆安全控制箱作為主控裝置，并結合相應的外圍開關、設備傳感器和信號保護系統，組成整個控制系統的核心部分。 該系統的應用已經較為成熟，目前廣泛應用于煤礦井下運輸設備中，如：上運輸送帶、下運輸送帶、掘進輸送帶等井下連續運輸設備。

    根據選擇的隔爆控制箱和輸入輸出點， 選擇MELSEC 系列作為 PLC 控制核心，該系列主要特點在于模塊化， 包括 Q00JCPU 模塊、DC 輸入輸出模塊、模擬模塊等。 其中 Q00JCPU 模塊由電源、基板、處理器等基本設備組成，輸入輸出模塊主要利用繼電器完成各設備的啟停控制工作。

    系統的硬件組成一大特點在于利用觸摸屏和PC 機 組合成為人機對話界面 ， 觸摸屏選擇三菱F940GOT 作為操作終端，該屏幕能夠實現畫面與數據的同步監視。 PLC 與觸摸屏之間的連接接口選擇RS232C，該串口為最常使用的連接接口，對于系統的推廣使用十分方便。

3 軟件設計

    系統的軟件設計主要包括順控程序設計和人機界面設計 2 部分。

    （1）順控程序設計

    MELSEC 系列順控程序主要依靠 GX Developer編寫而成，該軟件的特點在于可以利用電路列表進行程序監控，對程序的運行狀態把握更加準確。 在實際工作中，PLC 啟動后就應該執行該程序，初始化后檢測系統的電流信號。 順控程序主要包括啟動、運行、停車、故障報警和系統平衡等幾個部分。 在工作中也可以根據使用需求進行及時調整，其工作流程如圖 3 所示。

    PLC 控制系統的另一特點是能夠保持 3 臺電機之間的使用平衡。 首先從 3 臺電機啟動的電流信號中提取出樣本信號，送入 PLC 模擬模塊，經過數據轉換后，將獲得的電路信號轉化為數字信號，將不同電機的信號放入同一程序進行對比， 進而得到 2臺電機功率是否平衡的結論，如果 2 臺電機之間的電流信號相差較大，超過預定的范圍，證明電機之間的功率不平衡，電流大的電機功率更大，可以根據使用需求對電流值進行調整，保證 2 臺電機電流差值在合理范圍內。 比較完兩者之間的電機功率后，以其中一臺電機作為標準，與第 3 臺電機進行對比，進而得到 3 臺電機之間的功率差值，然后進行電流調整，直到 3 臺電機之間的功率達到平衡。

圖3 順控程序工作流程圖

    （2）觸摸屏人機界面設計

    系統采用的人機界面基于 Windows 操作系統，利用 FX－PCS 軟件進行界面的編制， 運用圖形、動畫、 文字等多種媒體形式顯示設備的運行狀況，考慮到操作者的視覺感受，可以用不同的顏色加以區分。 當輸送機出現故障后，首先控制停車，進行復位處理，得到輸送機的運行狀態畫面，查看各個畫面中輸送機的運轉情況，查找出故障所在，進行及時的調整處理，降低停機損失。

    在人機界面設計時， 為提高界面的友好性，編制開機畫面、運行畫面以及控制界面時應考慮操作者的控制習慣，提供更加舒適的操作界面，為用戶提供良好的工作環境，這也是人機交互界面的設計要點。

4 結語

    將 PLC 運用于帶式輸送機的控制中，能夠實現對輸送機的有效管理控制， 提高輸送機安全性、可靠性，對輸送機的運行參數及時檢測記錄，保證輸送機的運行效率，提高煤礦生產速度。 同時 PLC 控制系統在檢測輸送機的跑偏、打滑、部件損壞方面也有其獨到之處。