6SL3120-1TE15-0AA4詳細說明

、前言

煤礦膠帶機系統(tǒng)運行與否直接影響礦井的經(jīng)濟效益。為提高系統(tǒng)的可靠性和安全性，實施集中監(jiān)控，實現(xiàn)系統(tǒng)的綜合保護和集中監(jiān)控，是十分必要的。

唐山開誠電器有限責任公司生產(chǎn)的智能皮帶機集中控制與監(jiān)測系統(tǒng)是應用于礦山皮帶運輸自動化的高科技產(chǎn)品，本系統(tǒng)是以《煤礦安全規(guī)程》為依據(jù)，總結礦山運輸過程中所出現(xiàn)的事故，本著安全性高、實用性強、具有先進性的特點而研制開發(fā)的新一代綜合控制系統(tǒng)。

系統(tǒng)與調(diào)度電話系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)一起，構成一個完整的操作、調(diào)度、監(jiān)視網(wǎng)絡，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控。該系統(tǒng)可實現(xiàn)提高生產(chǎn)效率、降低事故率，減少故障處理時間、減少現(xiàn)場操作人員、提高經(jīng)濟效益。

目前，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設備提供了非?？煽康目刂茟?。其主要原因，在于它能夠為自動化控制應用提供和比較完善的解決方案，適合于當前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。

在全球工業(yè)計算機控制領域，圍繞開放式過程控制系統(tǒng)、開放式過程控制軟件、開放式數(shù)據(jù)通信協(xié)議，已經(jīng)發(fā)生巨大變革。隨著PLC(SoftPLC)控制組態(tài)軟件技術的誕生與進一步完善和發(fā)展，安裝有SoftPLC組態(tài)軟件和基于工業(yè)PC過程控制系統(tǒng)正在逐步得到發(fā)展。對于控制軟件來講，是PLC控制器的核心，向工業(yè)用戶提供開放式的編程組態(tài)工具軟件。此外，開放式通信網(wǎng)絡技術也得到了突破，其結果是將PLC融入更加開放的工業(yè)自動化控制。

本系統(tǒng)采用全分布式控制結構。由井下控制站和綜合操作臺構成。綜合操作中心位于地面中央控制室。系統(tǒng)采用日本三菱公司的AnS和FX2N系列PLC，控制主站與控制分站之間采用三菱PLC開放的網(wǎng)絡總線結構CC-bbbb，控制分站與傳感器之間采用距陣結構聯(lián)接，控制主站與綜合操作臺的監(jiān)控上位機之間通過CC-bbbb總線網(wǎng)絡聯(lián)接?？刂品终矩撠煬F(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)采集和控制，通過監(jiān)控，可對整個系統(tǒng)的設備進行監(jiān)視和集中控制。

本系統(tǒng)是以三菱的AnS和FX2N系列PLC作為主控元件，具有防潮、抗干擾能力強，現(xiàn)場易編程、易擴展，基本免維護，并能夠?qū)崿F(xiàn)軟件控制化，自動檢測系統(tǒng)故障等功能。系統(tǒng)采用多臺PLC組成網(wǎng)絡，達到不同的規(guī)模控制。完成一個系統(tǒng)內(nèi)多條皮帶全過程的監(jiān)控、監(jiān)測、連同地面指揮管理中心站，構成一個完善的監(jiān)控系統(tǒng)。

考慮到煤礦的現(xiàn)場情況和控制距離，在地面控制中心設置控制主站,采用三菱的大中型PLC-AnS系列，網(wǎng)絡選用開放的CC-bbbb總線，在控制距離大于1200米的兩個控制站間要加中繼器，在皮帶機頭設置控制設備分站?？刂圃O備分站負責現(xiàn)場的信號采集與現(xiàn)場的實時控制。

系統(tǒng)為實時監(jiān)控網(wǎng)絡結構，具備有完善的生產(chǎn)監(jiān)控管理功能，對皮帶運輸主要環(huán)節(jié)及相關的輔助環(huán)節(jié)的生產(chǎn)過程進行實時數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、顯示、記錄打印，對井下運輸皮帶系統(tǒng)進行遠程集中監(jiān)控，同時配合工業(yè)電視系統(tǒng)進行安全圖像監(jiān)視www.，以確保人員及設備的安全。

監(jiān)控網(wǎng)絡實施后，操作員可在中控室終端上監(jiān)視控制運輸皮帶生產(chǎn)過程，完成對運輸皮帶生產(chǎn)及相關環(huán)節(jié)的“遙測、遙信和遙控”，實現(xiàn)礦井運輸皮帶生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合自動化。

(1) 實時運行參數(shù)監(jiān)測。各監(jiān)控系統(tǒng)實時采集生產(chǎn)工況參數(shù)，可以采用圖形、報表的形式顯示系統(tǒng)的實時工況及目前產(chǎn)量、倉儲等。

(2) 實時過程控制。分析采集的參數(shù)，各系統(tǒng)自動完成過程控制，或由操作員操作控制。

(3) 歷史數(shù)據(jù)查詢。以上生產(chǎn)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)均可存貯于生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)庫中，可實現(xiàn)歷史回顯、歷史趨勢分析，及直方圖、餅圖等進行綜合分析。

(4) 設備故障及模擬量超限報警。當設備故障或模擬量超限時，生產(chǎn)監(jiān)測及管理網(wǎng)絡同步顯示故障設備名稱，并可實現(xiàn)語音報警、實時打印故障功能。服務器將該故障信息存入故障信息數(shù)據(jù)庫，供以后統(tǒng)計分析。

(5) 優(yōu)化生產(chǎn)計劃。在網(wǎng)絡服務器中建立了綜合歷史數(shù)據(jù)庫，定時將生產(chǎn)、經(jīng)營等數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，制作計劃、生產(chǎn)完成情況的趨勢分析圖表，為今后的生產(chǎn)計劃提供參考；根據(jù)外運下達計劃和設備實際狀態(tài)、倉儲煤量，合理安排生產(chǎn)計劃、設備維修計劃，以最大限度地減少對生產(chǎn)的影響。

根據(jù)監(jiān)控子系統(tǒng)功能，在監(jiān)控中心設置工作站,運輸系統(tǒng)監(jiān)控工作站它們的功能有：

(1) 根據(jù)操作人員不同，設定不同的使用權限，各司其職；

(2) 提供交互式全中文界面的操作平臺，各子系統(tǒng)設備運行狀態(tài)及參數(shù)直觀動態(tài)顯示；

(3) 根據(jù)工藝流程及聯(lián)鎖關系實現(xiàn)各子系統(tǒng)的自動/手動/就地控制；

(4) 實時設定各種運行、生產(chǎn)工藝參數(shù)；

(5) 實時監(jiān)視各子系統(tǒng)設備的運行參數(shù)及狀態(tài)，同時將各參數(shù)數(shù)據(jù)貯存在硬盤上，將必要的數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)服務器；

(6) 實時監(jiān)視各子系統(tǒng)傳感器的當前狀態(tài)及參數(shù)；

(7) 對各個設備及必要傳感器的故障狀態(tài)實時報警，報警方式為聲光報警。并且打印實時報警，同時將報警數(shù)據(jù)貯存入數(shù)據(jù)服務器，便于統(tǒng)一管理，以便對報警信息進行事故分析；

(8) 隨時查詢、打印實時趨勢以及任意時間段的歷史趨勢；

(9) 隨時查詢、打印任意時段歷史數(shù)據(jù)報表。

工程師站除具有操作員工作站的一切功能外，還具有如下功能。

根據(jù)工藝的調(diào)整在線修改控制器程序，以適應新工藝的需要；

將監(jiān)控系統(tǒng)中有關數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，進入全礦的信息管理系統(tǒng)中；

設置彩色打印機，打印實時的彩色畫面及彩色的趨勢圖；

當某個子系統(tǒng)的操作員工作站發(fā)生故障時，可以馬上通過設定操作人員權限，將工程師站轉(zhuǎn)換成為該子系統(tǒng)的操作員工作站。

本系統(tǒng)由運輸皮帶機、給煤機等基本設備組成，利用控制設備、通訊模塊、打滑、堆料、超溫、煙霧、縱撕、滅塵、速度、跑偏、煤位等保護,達到皮帶機集中控制與監(jiān)測系統(tǒng)的要求。

系統(tǒng)采用多臺PLC組成網(wǎng)絡，達到不同的規(guī)?？刂?。完成系統(tǒng)內(nèi)皮帶，給煤機的全工作過程的監(jiān)控、監(jiān)測、連同地面中控室，構成一個完善的監(jiān)控系統(tǒng)。

(1) 實現(xiàn)膠帶機運輸系統(tǒng)集中監(jiān)控，實時監(jiān)控設備狀態(tài)和運行參數(shù)，并顯示數(shù)據(jù)曲線，對重要信息在硬盤記錄；

(2) 控制方式分自動/手動/就地，三種方式可轉(zhuǎn)換。正常生產(chǎn)時，使用自動方式，設備按工藝要求的順序和流程由中央控制臺自動啟停；手動時，可在中央控制臺操作各設備，無閉鎖和聯(lián)動關系；就地時，在現(xiàn)場操作；

(3) 啟動設備前由臺發(fā)預告信號，預告30秒后，若現(xiàn)場均滿足自動啟動條件，設備按順序自動啟動?，F(xiàn)場可用停車鈕停止啟動過程；

(4) 現(xiàn)場信號箱設起/停車按鈕，現(xiàn)場可隨時停車。若設備由啟動，控制系統(tǒng)接到現(xiàn)場停車停號后，可作急停處理，實施故障停車操作；

(5) 按“技術規(guī)定”膠帶運輸機裝設拉線開關、跑偏保護、低速保護等，這些信號均接入系統(tǒng)，參加設備的緊急停車和閉鎖停車；

(6) 對設備故障和工藝參數(shù)的異常實時報警，并進行聲光提示。一般故障只報警，現(xiàn)場非正常停車或嚴重故障時，故障設備及其上游設備緊急停車，下游設備順煤流延時閉鎖停車www.。

6.1 系統(tǒng)的主要功能

1. 每臺設備機頭旁均設有就地操作控制箱，上有工作方式轉(zhuǎn)換開關及就地起停鈕；

2. 所有膠帶機上的給煤點均設置堆煤保護和縱向撕裂保護，以防止膠帶機事故的擴大化；

3. 所有膠帶機均設有兩極跑偏開關，每隔約50米設置一對跑偏開關，一級跑偏用于故障報警，二級跑偏用于故障停車；

4. 所有膠帶運輸機，均設拉線開關，用于緊急情況下的停車，急停拉線開關的安裝間距均確定按50米進行配置，并可擴展下皮帶的跑偏保護，以保證設備和人身安全；

5. 擴音電話采用新型的選撥電話系統(tǒng)，安裝間距確定按200米進行配置；

6. 水平膠帶機的拉緊裝置為液壓調(diào)節(jié)方式，開誠提供一套膠帶機的松帶檢測傳感器，由PLC控制完成膠帶機的張力自動調(diào)節(jié)功能；

7. 在皮帶機頭設置堆煤傳感器，防止皮帶的堆煤事故的發(fā)生；

8. 在皮帶機設置皮帶速度傳感器，以皮帶的超速及打滑事故的發(fā)生；

9. 在皮帶巷道設置煙霧傳感器，以檢測皮帶巷道的煙霧濃度防止火災事故的發(fā)生；

10. 在皮帶機的主滾筒設置溫度傳感器，隨時檢測滾筒的溫度，并配備自動撒水裝置，在滾筒超溫時實現(xiàn)自動撒水并對主滾筒進行降溫；

11. 膠帶運輸機每隔約100米設起動預置，設備啟動前發(fā)出預警信號，提示有關人員應立即遠離設備；

12. 電機的電流實時監(jiān)測功能可發(fā)現(xiàn)一些機械設備的潛在故障隱患；運行中對電機的電流進行實時監(jiān)測分析，當發(fā)生電流超限或突變時報警，嚴重時停機。

13. 實現(xiàn)對給煤機與皮帶的閉鎖，實現(xiàn)與以前皮帶的閉鎖功能，具有自動、手動、檢修等控制方式；

14. 在軟件與硬件上開發(fā)了先進的矩陣控制功能，節(jié)省主電纜的開支；

15. 自控系統(tǒng)在性能上具有良好的抗?jié)駸嵝?、抗干擾性，在結構上滿足在井下條件能夠迅速檢修或更換元器件，根據(jù)煤礦井下的現(xiàn)場環(huán)境，控制箱采用不銹鋼結構，其他采用防腐措施；

16. 可根據(jù)膠帶機系統(tǒng)的故障性質(zhì)，進行緊急停機、順序停機或發(fā)出報警聲光信號；

17. 在集中操作臺上能集中顯示膠帶機的工作狀態(tài)、故障類型、故障地點；

18. 隔爆軟啟動器或隔爆變頻器納控；

19. 多種操作方式。控制方式有：集中聯(lián)動、集中手動、就地聯(lián)動、就地手動、禁起等方式，使系統(tǒng)操作靈活、可靠。在集中方式，所有設備由室操作員通過上位機操作；

20. 多種流程選擇。在聯(lián)動方式下，可根據(jù)工藝選擇運輸流程，　膠帶啟動按順煤流方向，并根據(jù)膠帶速度、長度延時開車，以減少運行時間；重載啟動時，按逆煤流方向啟動；系統(tǒng)停止或無煤時延時自動停車；

21. 完善的信息處理功能，報警信息、運行參數(shù)、操作記錄等信息自動形成標準格式的數(shù)據(jù)庫文件，并在硬盤長期保存，供信息系統(tǒng)調(diào)用；

22. 實現(xiàn)系統(tǒng)集中監(jiān)控，生產(chǎn)數(shù)據(jù)微機化管理。

1) 界面直觀友好，操作簡便，功能齊全。有形象逼真的動態(tài)畫面和全中文顯示，還具有實時報警監(jiān)視、安全確認機制和數(shù)據(jù)記錄功能。對操作員素質(zhì)無特殊要求，培訓簡單；

2) 對報警信息和重要運行參數(shù)在硬盤記錄，數(shù)據(jù)表格和曲線可隨時調(diào)出；

3) 生產(chǎn)數(shù)據(jù)存入計算機硬盤，可由管理信息系統(tǒng)按需調(diào)用。

6.2 可實現(xiàn)自動化控制系統(tǒng)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享

計算機管理工作站設信息管理系統(tǒng)，決策者通過管理工作站可根據(jù)各自權限遠程訪問監(jiān)控上位機，得到現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)報表、設備管理信息和生產(chǎn)統(tǒng)計分析。

6.3 具有故障自診斷功能

1. 網(wǎng)絡故障自診斷。當網(wǎng)絡由于發(fā)生斷線、干擾等傳輸問題時，　網(wǎng)絡會自動偵測到，并發(fā)出報警；

2. PLC故障自診斷。PLC的掃描器和適配器發(fā)生故障時，系統(tǒng)會通過網(wǎng)絡的通訊情況判斷故障，并發(fā)出報警；PLC的I/O模塊發(fā)生故障時，CPU會通過I/O模塊的狀態(tài)位偵測到故障及故障內(nèi)容，系統(tǒng)會發(fā)出報警；

3. 傳感器和信號線故障診斷。模擬量的傳感器或信號線發(fā)生斷線故障時，PLC通過測量值判斷故障并發(fā)出報警。

6.4 維護方便

1. I/O模塊采用可拆卸端子排，出現(xiàn)故障時，室發(fā)出聲光報警，可在幾分鐘之內(nèi)即可更換完畢；

2. 系統(tǒng)擴展方便，增加新設備或上后期工程www.，可以方便地加入節(jié)點，并可通過網(wǎng)絡在線修改程序；

3. 系統(tǒng)具有自診斷功能，能及時報告故障時間、位置、類型等信息，更便于維護。

6.5 系統(tǒng)的特點

本系統(tǒng)具有以下幾方面特點：

1. 選用先進的控制器，系統(tǒng)的實時性好，可靠性高，數(shù)據(jù)處理速度快；

2. 采用全分布式控制結構，系統(tǒng)具有較高的安全性。當?shù)孛娌糠殖霈F(xiàn)控制故障時，井下部分仍可實現(xiàn)運行；

3. 通訊網(wǎng)絡速度快，距離遠，可靠性高；

4. 界面直觀友好，操作簡便，功能齊全。人機界面不僅具有形象逼真的動態(tài)畫面和全中文顯示，還具有實時報警監(jiān)視、安全確認機制和數(shù)據(jù)記錄功能；

5. 減少布線成本，由于采用遠距離通訊網(wǎng)絡，使布線更加方便，并大大減少電纜用量；

6. 維護方便，運行費用低。系統(tǒng)擴展方便，可隨時增加節(jié)點，并可通過網(wǎng)絡由中控室在線修　改程序?？刂破骱途W(wǎng)絡可靠性高，維護工作量?。?/p>

7. 總結各礦膠帶運輸系統(tǒng)的經(jīng)驗教訓，特別采取了增加設備可靠性的措施，如選用先進可靠的控制器和網(wǎng)絡產(chǎn)品。

自90年代初開始，我公司就已經(jīng)為煙機總公司指定的唯一一家生產(chǎn)廠配套制作以三菱PLC（當初使用F1-60MR）為核心的電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了整機控制國產(chǎn)化。     

      近十年來，隨著生產(chǎn)工藝的不斷改進，市場的不斷變化，為了適應市場經(jīng)濟的發(fā)展需要，主機生產(chǎn)廠家在提高和完善機器性能的同時又開發(fā)出了許多新的品種機型。除常見的20支包裝的外（盒內(nèi)按7，6，7支三層排列），雙十支扁盒，雙8支扁盒型，以及高速機型等等。而PLC控制系統(tǒng)在靈活適應這些變化的同時，也把新的技術新的性能應用到所開發(fā)的產(chǎn)品中。如反映生產(chǎn)流程的顯示系統(tǒng)，由最初的單片機模擬顯示盤，改為彩色CRT顯示，然后又發(fā)展到當前的人機界面多功能顯示器。利用PLC的通訊功能和高級指令把上位機PLC及顯示器聯(lián)接成一有機整體。因此產(chǎn)品受到用戶，特別是操作工人的歡迎。數(shù)百臺此類包裝機工作在全國幾十家大中小型廠的生產(chǎn)線上。          

2． 機床對控制系統(tǒng)的主要工藝要求     

 ⑴ 主電機平滑起動，無級調(diào)速，運行速度為120-140包/分（約為38-40Hz）。點動速度15-20Hz。    

 ⑵ 低速時有轉(zhuǎn)矩提升，快速制動。   

 ⑶ 機床可以長期運行，要求。   

 ⑷ 機床潤滑系統(tǒng)的注油電機每2小時自動注油5秒（時間可調(diào)），也可手動加油。    

 ⑸ 干燥鼓兩側(cè)電熱絲（2*360W）恒溫加熱，控制精度 50±0.05度。    

 ⑹ 發(fā)生故障時，應該能夠顯示故障名稱以及發(fā)生的部位。     

 ⑺ 由于各種原因造成的不合格產(chǎn)品（煙包），應該在同一指定工位準確剔除。   

 ⑻ 對不合格煙包的處理及停機故障應該區(qū)別以下情況。     

  ① 油位低，離合器過載，擠煙等15種故障發(fā)生時必須立即停機。    

  ② 煙支空頭，濾咀缺少等故障造成的不合格產(chǎn)品不停機，只發(fā)出聲光報警信號，到指定的工位將其剔除。    

  ③ 鋁紙漏裝，內(nèi)襯漏裝等故障造成的不合格產(chǎn)品，需要立即停機，但可以點動運行并在指定的工位將其剔除。     

3．控制方案的實現(xiàn)     

      當車間工人把84毫米長的過濾咀碼放在煙庫內(nèi)并起動機器，機器就以每分鐘120-140包的速度生產(chǎn)出按一定規(guī)律排放好的硬盒，然后封裝好透明紙貼好金黃色的拉線。盡管機器的生產(chǎn)速度很高，工藝動作要求復雜，只要充分利用

4． 運行體會與經(jīng)驗     

① 移位指針命令SFTL的巧妙應用：     

      煙包在機器上有20個工位完成一系列封裝工序，其中7種不合格煙包的故障監(jiān)測傳感器分別分布在第1，2，4，7，11，13，17工位上。我們指定M100到M119內(nèi)存區(qū)作為移位寄存器，利用同步脈沖作移位觸發(fā)信號，就實現(xiàn)了生產(chǎn)中發(fā)生的任何1種或2種以上不合格品同時出現(xiàn)時，均可在同一個指定工位排序?qū)⑺鼈兲蕹?/p>

② 為了滿足成品產(chǎn)量的計數(shù)功能，我們設計了一段程序，最大容量可以計數(shù)1億包。按每分鐘120包的產(chǎn)量計算，每天兩班16小時，每月30天，可以累計2年的產(chǎn)量。這充分利用了PLC數(shù)據(jù)寄存器的功能。

三. 使用效果     

      1996年該機組由國家總公司及天津市津經(jīng)委堅定其結論為：“該產(chǎn)品了國內(nèi)空白，屬國家同類產(chǎn)品先進水平”同年通過了IS09002體系認證。          

      該系列產(chǎn)品不僅成為生產(chǎn)廠家的拳頭產(chǎn)品，而且由于的利潤和稅收，就為廣大（廠）用戶創(chuàng)造了十分可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。此外該系列產(chǎn)品還向香港，烏干達，越南，塔吉克斯坦，新加坡等國家和地區(qū)出口，為國家創(chuàng)收大量外匯。          

四. 今后的改進方向     

1． 使用旋轉(zhuǎn)編碼器，充分利用PLC的高速計數(shù)器功能，進一步簡化程序。     

2． 增加通訊模塊實現(xiàn)網(wǎng)絡化，便于用戶管理。     

3． 應用FXGP軟件，選用FX2N-80MR解決遠程通訊，實現(xiàn)網(wǎng)絡調(diào)試，網(wǎng)上指導現(xiàn)場運行。為主機廠商和用戶之間的技術交流架起一座方便快捷的網(wǎng)絡橋梁，縮短地域之間的距離。進一步提高服務效率，節(jié)約成本。