本文介绍了基于PLC和力控组态软件构成的煤矿井下皮带运输智能监控系统的设计内容和设计过程。系统以西门子PLC作为控制核心,通过各种传感器在数据采集层完成对煤矿井下皮带运输系统运行参数、保护参数的采集,数据经网络传输到上位机,通过组态画面显示煤矿井下皮带运输系统的工作状态并进行实时控制。测试结果表明,该系统具有远程控制功能，可实现皮带运输系统的顺序联锁控制，能够实时检测皮带电气系统运行的电流、电压、变频器的频率等电气参数，监控皮带堆煤、烟雾、跑偏、纵撕、打滑、急停等状态。

1煤矿井下皮带运输智能监控系统

系统以西门子PLC作为控制核心,通过各种传感器在数据采集层完成对煤矿井下皮带运输系统运行参数、保护参数的采集,数据经网络传输到上位机,通过组态画面实施皮带系统的逆煤流启动、顺煤流停止的顺序联锁控制；组态画面实时显示煤矿井下皮带运输系统的工作参数和各种保护信号的数据，出现故障及时报警并实施保护。

2监控系统的硬件设计

2.1煤矿井下皮带运输系统

皮带运输系统是煤矿井下最重要的运煤系统，其正常运行对煤矿生产有着直接的影响。综采工作面开采的煤炭首先通过刮板输送机转运到运输巷道皮带，随后经顺槽皮带转运到运输上山皮带，将煤炭储存到采区煤仓，然后将煤炭转到运输大巷主皮带，经多部皮带运输，最终将煤炭输送到矿井地面主煤仓。

2.2网络监控系统

根据煤矿井下煤炭运输流程，本文将皮带监控系统分为三个层级。网络监控系统由监控层，控制层、设备层组成。监控层由上位机电脑、显示器、报警设备组成。监控层向上可以连接管理层，实现管理层对皮带运输监控系统的监管。上位机安装力控组态软件，实现皮带运输系统的动画运行和监视功能。控制层由S7—200SMART及模拟量扩展模块组成。设备层由就地启动、停止按钮，接触器、电动机、变频器、各种传感器等组成。上位机与PLC通过以太网线连接，采用TCP/IP通讯协议实现数据传输。PLC与设备层采用模拟量和开关量数据传输模式进行传输。监控系统可接收各段皮带的堆煤、烟雾、跑偏、纵撕、打滑、急停等传感器信号，对皮带运输机的运行状态进行监视和控制；皮带输送系统在自动方式下按程序设定顺序联锁控制，实现逆煤流启动，顺煤流停止；在维修状态下可实现单台就地启、停。每个点位动作都可以在上位机组态画面上明确显示。

2.3电气系统

电气系统由AC380V电源、空气开关AC380V30A、交流接触器、中间继电器、电机、变频器、开关电源DC24V、S7-200SMART、各种传感器、控制按钮等组成，如图3所示。开关电源直流24V，为各种传感器、中间继电器、洒水电磁阀等供电。PLC共有14个开关量输入接点，分别接控制按钮、堆煤、烟雾、速度、跑偏、纵撕、打滑、急停等反馈接点。PLC有4个模拟量输入接点，分别接电流变送器、电压变送器、2个变频器频率传感器。PLC输出接点7个，控制6台电动机的中间继电器线圈和洒水电磁阀。洒水电磁阀用于喷雾洒水降尘，皮带各电机受各自接触器的主触点控制，接触器的线圈由AC220V供电，受中间继电器接点控制。两台主皮带电动机由变频器控制，实现变频调速控制，变频器接受PLC的控制。

3系统的软件设计

3.1监控系统的上位机软件设计

3.1.1组态画面设计

为井下主皮带远程监控系统上位机组态动画界面，上位机与PLC通过以太网线连接，采用TCP/IP通讯协议实现数据传输。组态画面显示各台皮带电动机运行状态，各种保护报警指示灯的状态，电动机运行的电压、电流数据，变频器输出频率等信息，可通过画面上的总开关实施皮带系统的启动、停止，也可实现皮带系统自动和手动控制的转换。通过组态画面的页面转换按钮，可快速将画面切换到报警显示、数据报表、数据曲线等画面。

3.1.2定义外部设备及数据连接

上位机安装“力控”软件后，点击“力控”图标，新建工程项目并命名，点击“开发”图标，在导航栏中双击“IO设备组态”，在弹出的窗口中点击“PLC”前面的“+”，选择“SIEMENS”，点击前面的“+”，然后双击“S7-200”，在弹出的画面中定义设备的名称为“PLC”，设备的地址号为“2”。点击“下一步”，选择与I/O通讯的COM口为COM1，点击“高级”，在弹出的画面中设置通讯参数，默认即可。

3.1.3端口通信参数设置

打开S7-200SMART编程软件，在端口通信参数里设置端口0的站号为“2”，通信波特率为9.6kbits，确认后，把系统块的信息下载到PLC。将编程软件关闭，释放COM1口，以免影响后续力控组态功能与PLC的通讯。

3.1.4定义数据库点及数据连接

根据工程项目控制要求，本项目建立下列数据库点。在力控软件中，设置数据库点参数并进行数据连接和保存。

3.2PLC程序设计

3.2.1井下主皮带远程监控系统监控流程

通过PLC编程实现的皮带远程监控系统程序具备多个功能，包括初始化、程序检测、频率控制、传输控制、互联协议通信、故障识别、模拟量与数字量处理等功能。为井下主皮带远程监控系统整体的监控流程：首先判断是否发生远程故障，若发生远程故障则进行就地操作，无远程故障则判断设备是否发生故障，若有故障则进行检修，处理故障，无故障后则进入控制模式选择；控制模式自动控制、手动控制二种模式，分别对应自动、就地检修操作。

3.2.2监控系统PLC程序设计

依据井下主皮带远程监控系统监控流程，编写梯形图控制程序，实现皮带远程监控。皮带运输系统控制要求：逆煤流启动，顺煤流停止，各部皮带间实施顺序联锁控制。各部皮带出现任何故障实施停车保护。监控系统分为手动控制和自动控制。手动控制为系统调试和检修而设置。手动控制时，各部皮带单独控制。将上位机组态画面中的总开关置于开的位置，手动/自动转换开关置于手动位，现场按下相应皮带启动按钮，启动相应皮带的两台电动机（先后启动），上位机记录相关数据并保存；检修或调试后，现场按下相应皮带停止按钮，两台电动机先后停止，数据通过PLC上传给监控室的上位机，记录相关数据并保存。自动控制为正常运行的控制方式。自动控制过程如下：将上位机组态画面中的总开关置于开的位置，手动/自动转换开关置于自动位，系统进入自动程序运行状态，若系统一切保护正常，系统启动1号皮带M1电动机，同时，打开洒水电磁阀，皮带系统沿线开始喷雾降尘，2秒后启动M2电动机，驱动1号皮带运行，1号皮带电动机由两台变频器分别驱动；M2电动机启动后，延时60秒，系统启动2号皮带的M3电动机，2秒后启动M4电动机，驱动2号皮带运行；M4电动机启动后延时60秒，系统启动M5电动机，2秒后启动M6电动机，驱动3号皮带运行；M6电动机启动后延时60秒，系统启动M7电动机，2秒后启动M8电动机，驱动4号皮带运行。至此，系统完成逆煤流启动控制。

4结语

本项目基于PLC和力控组态软件，描述了煤矿井下皮带运输智能监控系统设计的内容和设计过程，可为从事煤矿井下皮带运输系统管理的工程技术人员提供参考。

参考文献

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