基于PLC控制的变频器在自动化生产线中的应用探讨

马方旭

摘要：皮带运输机是煤矿生产环节必不可少的运输载体，也是实现煤炭生产工作正常开展的重要设备。随着科学技术的进步，皮带运输系统的结构及功能也得到了进一步地完善升级。通过引入PLC控制系统，该系统不仅实现了人机交互作业，而且还安装了保护装置和故障检测装置等多元化的功能模块，以增强煤炭生产流程的整体管控效果。该篇文章通过引入西门子PLC S7-300系列设备作为经典案例，以此来介绍PLC技术在实际应用中的功能优势，同时着重阐述该系统的使用技术要领，从而深入开展研究分析。

关键词：西门子PLC;皮带运输系统;技术优势

引言：

德国西门子作为全球知名企业，其产品PLC可编程控制器已经普遍应用于我国多个行业。该系统具有体积轻盈、工作效率高以及安全系数高的特点，而且内置标准化技术体系，极大地提升标准化作业流程，同时还具备超强的网络远程通信能力。多种技术优势作用下，该系统可以帮助企业提升生产效率，节约成本。当前PLC系统已经被用于煤矿皮带运输系统中，通过PLC的微电子、数字化等特点帮助煤炭企业实现生产效率的提升，从而实现企业运营收益的增加。

1、PLC 系统的技术优势分析

1.1编程简单而且操作容易

PLC系统技术具有梯形图语言，经过短期培训即可帮助工作人员迅速熟悉系统并上手开展操作，从而可以帮助企业缩减培训成本，帮助企业节约开支。除此之外，该系统注重编程的系统化和模块化，能够兼容多种软件，从而便利了使用方进行多种软件匹配组合，从端子接入可以获取到更多的输入和输出信号。

1.2可靠性和抗干扰性能强

PLC系统具有极强的环境适应能力，因为煤炭生产环境呈现高压和高湿度的特征，且生产过程中制造了许多粉尘，但该系统未受到恶劣环境影响，保障了皮带运输系统的可靠运行。而且，鉴于该系统在皮带运输系统中具有关键性作用，可以帮助皮带运输系统解决掉因持续运转造成的设备故障问题，极大地节约了修复时间，从而保障煤炭生产可以不间断地持续工作，提升煤炭生产的工作效率。

1.3系统配置灵活

PLC组态系统具有较强的灵活性和较好的处理能力，因而在系统控制要求发生变化时，系统第一时间接收到变动指令，便能够通过改变程序从而快速实现系统配置，并按照指示组合成多种适用于生产的配置规模，为企业节省了大量的技术操作时间，同时也减轻了技术工作人员的工作压力，提升了整体的生产工作效率。

1.4扩网组网扩展性强

PLC系统拥有强大的扩网组网功能，因此可以实现新设备的任意增加，从而增强对皮带运输系统的控制能力。相较于以往的皮带运输控制系统，该系统极大地减少了在企业人财物方面的成本开支。另外，因为该系统可以兼容各种软件，适应性强，因此在进行系统组装、设计和后期维护保养方面也比较简单，容易操作。这一功能特点，体现了PLC系统的灵活性特点，有利于煤炭生产企业结合实际情况实时开展系统调整，制定更高效的系统，以推动煤炭生产的进度。

2、西门子 PLC 在煤矿皮带运输系统中的应用

2.1 项目概况

此文选择西门子的S7-300系统的PLC系统作为案例进行分析介绍。该系统的软件方面采用人机交互界面和保护传感系统，在硬件配置方面，设置了完善的结构框架，涵盖了皮带运输过程中的各个作业环节，较于传统的皮带运输系统，在软件及硬件方面均具有优势。

2.2 西门子PLC煤矿皮带运输系统

该系统共计包括五部分功能，以下进行详细说明。首先，该系统内的可编程控制器具有多路输入和输出功能，因此在实现整体运输系统安全可靠性能提升方面具有较大的帮助作用，而且有利于系统扩展能力增强。除此之外，该系统的抗干扰性能可以帮助运输系统适应条件恶劣的煤矿生产环境。其次，该系统可以依据实际情况配置保护传感装备，以其专业化、智能化的特点实现设备的自启动、运行以及停车各个环节的流程升级完善。再有，该系统还可以根据突发情况及时有效地调整设置操控参数，从而避免运输风险问题的再次发生。第四，该系统具有远程操控功能，因此技术人员可以实行远程操控，监控运输情况，并可以使用该系统采集、分析并存储实际运行过程中的运输数据，实时调整完善生产节奏，从整体上把控运输系统的运转。第五，该系统还具有自动检测功能，可以检测出潜在的故障信号，帮助技术人员及时排查故障并予以解决，从而防止故障问题扩大化，保障了煤炭生产的安全作业。

2.3 系统构成介绍

我矿主运皮带和辅运皮带较多，主井装载现有两条主运皮带进行主系统运煤，但两条皮带是各自独立的皮带，均由PLC-300进行控制，实行自动化运行，两条皮带各自配有烟雾、温度、纵撕、拉线、跑偏、打滑等保护，将保护编入PLC-300程序段，对皮带进行保护，减少设备故障，防止事故扩大化，及保护现场维护人员的人身安全，故而能大大地提高生产效率。这种操作模式，规避了传统人工作业中存在的误操作情况，从而保障了皮带系统运输的可靠性和稳定性，也节省了企业开支。关于该系统的结构配置方面，下一部分内容将会着重阐述该系统的软硬件配置情况。

3硬件构成

系统硬件配置需要结合实际需求开展，首先明确皮带运输系统的需求明细，通常情况下涵盖启动、停止及故障等内容。涉及到的系统输出输入需要经过皮带电机主回路和PLC系统一起显示。PLC为实现兼容效果，特别设计了多个输出端口。

4软件构成

西门子的这套PLC系统具有启动快和稳定性能强的特性，可以结合实际情况调整系统启动、停止及延长时间。

4.1系统具体操作流程介绍

我矿主井装载设有两条皮带，分为一号二号两条皮带皮带上方有三个煤仓，每个煤仓有四台给煤机共12台给煤机，每条皮带均分6台给煤机进行给煤运输。就其中一条皮带运输来说，当现场工作人员按下制动模式。PLC-300检测皮带机运行条件，当各保护未动作且达到开机条件时，PLC-300通过输出模块输出指令到控制开皮带机的继电器，此时继电器得电吸合，控制真空磁力启动器的控制电源就得电。皮带开始运行给煤机运行。根据定量仓吨位的设定，定量仓达到设定吨位后给煤机停。皮带设有延时，延时到后皮带停。此处设有皮带机延时，是为防止皮带机给煤机同时停带面压煤。定量仓称重后的煤装到提升箕斗，提升到地面完成系统运煤提煤任务。西门子PLC-300用在皮带自动化运输中具有严密的逻辑性、可靠性和防干扰性，大大地提高了生产效率和生产任务减少了事故的发生率，同时也保证了设备的安全和现场工作人员的安全，成功地取代了老式的人工启动皮带机的操作。

4.2  系统特色控制方法

在以上介绍的常规流程基础上，该系统还具备自动控制、手动控制和检修方式共计3种特色控制方法。这三种控制方法可依据实际运行情况选择匹配。拿自动控制做为例子进行说明，该方法主要控制系统运行中的正常停车以及紧急停车动作。在执行两项任务过程中，系统保护装置实时进行数据资料的采集工作，同时深入开展對输入口采集信息的运算分析工作，通过精准的运算分析，得出下一步的操作结论，并发出相关指令进行自动控制操作。而手动控制主要控制系统的启动、停止以及急停动作。第三种控制方式即检修方式，一旦该模式启动，其他两种控制方式以及保护装置都会停止作业，这种情况下系统整体处于维修保养的状态，直到进行故障维修并完成调试管理之后，设备才能再次投入运行使用。

5 结语

西门子PLC系统投入皮带运输系统中后，极大地促进了系统整体结构以及应用功能的完善升级，提升了煤炭企业的生产效率。该系统不仅扩展了运输系统的功能模块，还增强了煤矿运输的安全性能和可靠性能，促进了煤炭企业的精益化管理。PLC系统的引入有效缩减了企业成本开支，促使企业实现经济效益和社会效益的双赢局面。

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