【技術前沿】基於PLC系統的皮帶連鎖控制功能的實踐

隨著焦化煤場封閉筒倉改造項目的實施，根據新增大量輸送煤皮帶控制需求，在原有皮帶控制系統基礎上，通過新增軟硬體部分的設計，實現皮帶系統的集中控制，提高皮帶機輸送效率，為環保控制提供有效支撐，提高企業經濟效益。

皮帶輸送機廣泛應用於港口、煤化工、冶金等工業領域，輸送效率高，有效降低物料運輸中的粉塵對環境產生的影響。在煤化工企業，從入廠煤到大型存儲儲罐、配合煤儲罐、焦爐裝入煤塔儲罐等，其間分布距離較遠，運輸線路長，運輸節點多，運輸量較大，這就用到了大量的皮帶輸送機。如何做好這些皮帶輸送機的操作、管理、故障處理等方面的工作就變得非常重要。

對於皮帶輸送機控制系統，主要需要解決兩個問題，一是單條皮帶輸送機本身故障信號對其自身的連鎖保護，二是錯綜複雜的上下級皮帶間的連鎖控制保護。

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皮帶控制設計要求

目前整個皮帶輸送系統包括46條皮帶輸送機，且多數皮帶輸送機都是並列的兩條皮帶互為備用，當一條皮帶故障或檢修時，可通過切換三通翻板切換料線，避免由於設備原因影響生產的正常運行。

1.每條皮帶輸送機的保護系統主要包括：打滑、跑偏、撕裂、堵料、電機過載以及事故急停等故障信號，當任意一信號出現故障時，必須能夠可靠有效的根據工藝實際情況快速的做出反應。當任意一故障信號報警時，不允許皮帶啟動。

2.啟動順序為：末端皮帶首先啟動；運行設定時間(10s)後，下一級皮帶啟動；以此類推，直至所選料線所有皮帶啟動。

3.停機順序為：首端皮帶首先停止；延時停上一級皮帶（根據下級皮帶長短，設定上級皮帶延時停止時間，確保下級皮帶上無餘料），以此類推，直至所在料線所有皮帶所有皮帶停止。

4.故障狀態停機：發生故障的皮帶接收到故障信號時，該皮帶直接停機，同時其下級皮帶直接停機，其上級皮帶根據需要由崗位操作停機。

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控制系統構成及功能實現

控制系統硬體由西門子S7系列CPU414-2DP主站，通過Profibus-DP與ET200M遠程站通訊連接構成。下位變成軟體選擇用step75.5，上位人機界面選用IFIX5.5。

1.皮帶輸送機啟/停控制功能的實現

根據皮帶輸送機控制系統設計要求，輸入信號包括：急停、撕裂、堵料、打滑、跑偏、過載、手自動轉換等。根據實際使用情況編寫皮帶輸送機控制主要控制功能塊程序(FB1)如下圖一：

圖1

每條皮帶輸送機對應一個背景數據塊，同時背景數據塊編號也作為皮帶輸送機的唯一編號標識，主要數據表：

2.上下級皮帶間連鎖功能實現

由於皮帶輸送料線組合較多，每次選擇啟動的料線不同，上下級皮帶間的關係可能就會有變化，根據設計要求，製作出所有皮帶料線組合列表，見圖2。然後通過編程實現料線選擇的判斷、所選料線對應皮帶的上下級關係、啟停序列的選擇等。

主要實現方式為：上位操作選擇需要啟動料線後，後臺VBA腳本判斷所啟動料線包括的所有皮帶及其啟動順序，並將其轉換成皮帶機所對應的唯一編號，然後按照設計的順序寫入PLC的啟動序列DB塊（DB101）中，見圖3。

圖2

圖3

通過PLC編程，當點擊啟動料線按鈕後，將皮帶上下級連鎖關係寫入相應DB塊（DB102）中，如圖4。然後通過DB塊（DB102）中皮帶編號對應的上下級關係，判斷上下級間的連鎖條件，如圖5。在組織塊OB1中周期循環執行，當最大的皮帶編號開始，當其無對應的上級皮帶時，則將該皮帶對應的DB背景數據塊的上級皮帶運行信號DB*.BDX0.3置1；當其有對應的上級皮帶時，則打開上級皮帶對應的背景數據塊，將上級皮帶的運行狀態DBX0.0賦值給該皮帶背景數據塊中的上級皮帶運行信號DB*.BDX0.3；如此從大到小順序，循環執行，從而建立上下級皮帶間的連鎖關係。

圖4

圖5

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皮帶輸送機連鎖故障的判斷及處理

當出現皮帶的連鎖停機故障時，可通過查看上位操作界面的皮帶機狀態顯示或報警故障記錄來快速判斷故障出現的時間和故障點位。

當出現皮帶無法啟動故障時，則分兩種情況考慮，如果皮帶單動無法啟動，則首先需要排查皮帶的本身所有的連鎖條件是否滿足，是否有故障報警信號，其次是皮帶啟動信號是否正常輸出，最後需要檢查硬體狀態是否正常。如果皮帶聯動無法啟動，除需要檢查上述部位外，還需要檢查上下級皮帶連鎖條件是否滿足，上級皮帶運行信號是否正常。

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結束語

PLC控制系統具有系統構成靈活、可靠性高、維護方便、編程簡單等特點。通過PLC控制系統編程實現皮帶輸送系統的集中連鎖控制，大大提高了皮帶輸送系統的可靠性，便捷了生產崗位人員的操作，降低皮帶運行的故障率，為入廠煤和配合煤皮帶輸送系統高效安全的生產和環境保護奠定了基礎。

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