0 引言
煤矿开采中带式输送机的应用十分普遍，运输量大、运输距离长、减少运输时间已经成为带式输送机的新要求， 在保证带式输送机运输效率的同时，确保其工作性能的稳定性、可靠性十分必要，采用合理的控制系统对于确保输送机性能有着重要意义。 PLC 凭借其控制系统结构简单、性能优越、经济成本低、便于维护等优点，已经成为控制系统的新趋势，利用 PLC 进行带式输送机控制系统的设计也有着良好的发展前景。
1 控制系统的工作原理
（1）自动控制系统
自动控制系统依靠编写好的程序进行控制，同时操作人员也能在控制机上进行适当操作，辅助程序进行控制。 启动程序进入自动控制后，程序将会开启设备和停止设备，根据传感器上的信号数据进行分析汇总，及时发现系统故障进行调整。 为方便系统的修改，通常会创建维修日志，方便工作人员对设备的检测修理。
（2）手动控制
这一控制方法主要依靠系统管理员进行设备的启动和停止， 可以对输送带的启动流程进行调整，其具体流程如图 1 所示。 为提高输送带的使用效率，应在输送带上没有煤时及时停止，减少输送带的空转运行，总的来说，手动控制对操作人员的技术水平要求较高，需要操作人员对控制系统进行监控。
（3）变频控制PLC 控制系统能够实现对输送机的变频控制，这一功能主要依靠变频器实现， 同时变频器的开启、运行、停止状态都能在主控界面上显示出来，当出现故障报警时，也能及时记录故障发生地点与故障信息。
图1 手动控制流程图
2 系统控制要求及硬件设计
考虑系统的工作性能和实际使用需求，应保证
PLC 控制系统具有以下功能：
（1）能够通过控制调速耦合器实现输送带的软启动；
（2）确保系统 3 台电机之间的使用平衡；
（3）能 够实时显示控制系统的运行参数 ，方便对系统进行调整；
（4）拥有自动报警功能，发现故障后及时报警；
（5）有自动和手动 2 种操作模式的任意切换功能。系统的硬件结构如图 2 所示。
图2 硬件结构图
在进行硬件设备的选择时，考虑到煤矿井下环境的特殊性，采用 BXW-120 隔爆安全控制箱作为主控装置，并结合相应的外围开关、设备传感器和信号保护系统，组成整个控制系统的核心部分。 该系统的应用已经较为成熟，目前广泛应用于煤矿井下运输设备中，如：上运输送带、下运输送带、掘进输送带等井下连续运输设备。
根据选择的隔爆控制箱和输入输出点， 选择MELSEC 系列作为 PLC 控制核心，该系列主要特点在于模块化， 包括 Q00JCPU 模块、DC 输入输出模块、模拟模块等。 其中 Q00JCPU 模块由电源、基板、处理器等基本设备组成，输入输出模块主要利用继电器完成各设备的启停控制工作。
系统的硬件组成一大特点在于利用触摸屏和PC 机 组合成为人机对话界面 ， 触摸屏选择三菱F940GOT 作为操作终端，该屏幕能够实现画面与数据的同步监视。 PLC 与触摸屏之间的连接接口选择RS232C，该串口为最常使用的连接接口，对于系统的推广使用十分方便。
3 软件设计
系统的软件设计主要包括顺控程序设计和人机界面设计 2 部分。
（1）顺控程序设计
MELSEC 系列顺控程序主要依靠 GX Developer编写而成，该软件的特点在于可以利用电路列表进行程序监控，对程序的运行状态把握更加准确。 在实际工作中，PLC 启动后就应该执行该程序，初始化后检测系统的电流信号。 顺控程序主要包括启动、运行、停车、故障报警和系统平衡等几个部分。 在工作中也可以根据使用需求进行及时调整，其工作流程如图 3 所示。
PLC 控制系统的另一特点是能够保持 3 台电机之间的使用平衡。 首先从 3 台电机启动的电流信号中提取出样本信号，送入 PLC 模拟模块，经过数据转换后，将获得的电路信号转化为数字信号，将不同电机的信号放入同一程序进行对比， 进而得到 2台电机功率是否平衡的结论，如果 2 台电机之间的电流信号相差较大，超过预定的范围，证明电机之间的功率不平衡，电流大的电机功率更大，可以根据使用需求对电流值进行调整，保证 2 台电机电流差值在合理范围内。 比较完两者之间的电机功率后，以其中一台电机作为标准，与第 3 台电机进行对比，进而得到 3 台电机之间的功率差值，然后进行电流调整，直到 3 台电机之间的功率达到平衡。
图3 顺控程序工作流程图
（2）触摸屏人机界面设计
系统采用的人机界面基于 Windows 操作系统，利用 FX－PCS 软件进行界面的编制， 运用图形、动画、 文字等多种媒体形式显示设备的运行状况，考虑到操作者的视觉感受，可以用不同的颜色加以区分。 当输送机出现故障后，首先控制停车，进行复位处理，得到输送机的运行状态画面，查看各个画面中输送机的运转情况，查找出故障所在，进行及时的调整处理，降低停机损失。
在人机界面设计时， 为提高界面的友好性，编制开机画面、运行画面以及控制界面时应考虑操作者的控制习惯，提供更加舒适的操作界面，为用户提供良好的工作环境，这也是人机交互界面的设计要点。
4 结语
将 PLC 运用于带式输送机的控制中，能够实现对输送机的有效管理控制， 提高输送机安全性、可靠性，对输送机的运行参数及时检测记录，保证输送机的运行效率，提高煤矿生产速度。 同时 PLC 控制系统在检测输送机的跑偏、打滑、部件损坏方面也有其独到之处。
(审核编辑: 沧海一土)
