戚克才

摘要： 除塵裝置在礦井掘進(jìn)巷道施工過(guò)程中必不可少。該系統(tǒng)可靠與否，對(duì)于礦井的安全、礦井其他設(shè)備的正常使用以及井下工人的身心健康都起到了至關(guān)重要的作用?；赑LC在掘進(jìn)巷道設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制除塵裝置，具有較高的除塵效率，粉塵控制效果良好。

Abstract： The dust removal device is indispensable in the construction of mine driving roadway. Whether the system is reliable or not has played a crucial role for the safety of the mine， the normal use of other equipment in the mine and the physical and mental health of underground workers. The automatically controlled dust removal device based on PLC has a high dust removal efficiency and good dust control effect.

關(guān)健詞： 掘進(jìn)除塵；除塵裝置；自動(dòng)控制

Key words： driving dust removal；dust removal device；automatic control

中圖分類號(hào)：TD63+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）24-0144-02

0 引言

掘進(jìn)施工時(shí)設(shè)備多、人員多、空間狹窄。在這樣的情況下除塵能否高效，控制能否徹底，對(duì)確保礦井安全具有非常重要的意義，基于PLC設(shè)計(jì)的掘進(jìn)巷道自動(dòng)控制除塵裝置有利于實(shí)現(xiàn)礦井生產(chǎn)的自動(dòng)化，以便有效降低礦井下巷道的粉塵濃度，從而滿足礦井下掘進(jìn)生產(chǎn)的需要。

1 選型與工作方式

在選型上選用西門子S7-200可編程邏輯控制器。西門子PLC的基本工作方式是順序執(zhí)行用戶程序，每一時(shí)鐘周期執(zhí)行一條指令。對(duì)用戶程序的執(zhí)行通常包括循環(huán)掃描和定時(shí)掃描兩類，掃描過(guò)程分三步，即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，見(jiàn)圖1。

①輸入采樣階段。PLC在輸入采樣階段用掃描方式順序讀入所有輸入端子的狀態(tài)，存入輸入寄存器，接著轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。

②程序執(zhí)行階段。PLC在程序執(zhí)行階段中順序逐條掃描各個(gè)指令。先從輸入寄存器讀入所有輸入端子的狀態(tài)。

③輸出刷新階段。按照各種指令落實(shí)相關(guān)工作后，將輸出寄存器中所有的輸出狀態(tài)送到輸出電路，作為PLC的實(shí)際輸出。

監(jiān)控操作與現(xiàn)場(chǎng)控制通過(guò)Profibus-DP總線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信號(hào)連接。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2 運(yùn)行與調(diào)試

在此PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行與調(diào)試之前，首先用 萬(wàn)用表檢查面板上按鈕、指示燈、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)到端子排的接線；端子排到PLC輸入輸出端子的接線；電源到PLC、觸摸屏的接線；PLC之間以及PLC和觸摸屏之間的通訊線纜制作和插接。

①確保做到以下幾點(diǎn)：

1）所有接線牢固、無(wú)松動(dòng)，無(wú)短路；所有電源正（L）接點(diǎn)不得與電源負(fù)（N）相導(dǎo)通，無(wú)斷路；所有同一回路中不經(jīng)過(guò)觸點(diǎn)和用電器的線接點(diǎn)應(yīng)導(dǎo)通，線號(hào)正確，標(biāo)識(shí)便于理解。

2）電源正負(fù)（L和N）接線正確并無(wú)顛倒，所有電源電壓應(yīng)符合用電器電壓允許范圍。

3）傳感器和用電器回路接線正確：保證回路由電源正（L）到觸點(diǎn)或IO接口再到用電器或傳感器（包括端子排預(yù)留接口）再回到電源負(fù)（N）。

4）各類傳感器或用電器接線方式正確：兩線制和四線制電流信號(hào)傳感器、熱電阻傳感器，繼電器線圈和觸點(diǎn)等接線符合接線標(biāo)準(zhǔn)和電氣原理。發(fā)現(xiàn)接線有不當(dāng)或錯(cuò)誤之處，立即糾正。

②對(duì)系統(tǒng)依次操作并進(jìn)行以下檢查：

1）測(cè)量電源輸入電壓在允許范圍內(nèi)后，系統(tǒng)上電。

2）測(cè)量開(kāi)關(guān)電源輸出電壓是否正常。

3）觀察PLC電源指示燈是否正常，觸摸屏是否正常開(kāi)機(jī)并顯示。

4）按下按鈕、轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、短接相應(yīng)觸點(diǎn)或端子排開(kāi)關(guān)量輸入預(yù)留接口，觀察PLC模塊的DI對(duì)應(yīng)指示燈是否點(diǎn)亮，亮度是否正常，有無(wú)閃爍。

5）短接PLC模塊DO輸出接口和電源漏極或源極模擬DO輸出，觀察對(duì)應(yīng)繼電器是否吸合，吸合是否可靠。

6）將端子排模擬量輸入接口接入信號(hào)源（四線制電流）或測(cè)試用傳感器（兩線制電流、熱電阻等），用萬(wàn)用表測(cè)量信號(hào)是否正常，是否符合信號(hào)范圍，線性變化是否正常。

③要將編寫好的PLC控制程序和觸摸屏及上位機(jī)組態(tài)畫面用仿真軟件和編寫的模擬運(yùn)行程序進(jìn)行仿真測(cè)試。

1）PLC程序IO變量與實(shí)際PLC模塊地址對(duì)應(yīng)正確。

2）PLC程序各子程序功能可行且可靠，模擬能考慮到的各種現(xiàn)場(chǎng)情況并測(cè)試它們對(duì)程序運(yùn)行產(chǎn)生的影響，修改完善子程序功能。模擬并排查程序運(yùn)行一段時(shí)間可能產(chǎn)生的問(wèn)題（如數(shù)據(jù)溢出，尋址錯(cuò)誤，死循環(huán)等）。盡量使子程序代碼健壯，重用性強(qiáng)，同時(shí)優(yōu)化程序執(zhí)行時(shí)間。

3）按照現(xiàn)場(chǎng)可能遇到的各種情況模擬測(cè)試整個(gè)控制程序的運(yùn)行，包括手動(dòng)單獨(dú)控制、手動(dòng)一鍵控制、自動(dòng)控制等，確保程序運(yùn)行可靠、穩(wěn)定。

4）觸摸屏和上位機(jī)組態(tài)畫面建立的外部變量地址與PLC程序中的相應(yīng)變量對(duì)應(yīng)正確，最好將組態(tài)項(xiàng)目集成到PLC項(xiàng)目中，這樣PLC的變量可以導(dǎo)入到組態(tài)項(xiàng)目中，避免重復(fù)工作，減少錯(cuò)誤（不適用于小型觸摸屏）。

5）結(jié)合PLC程序和仿真軟件模擬測(cè)試組態(tài)畫面中的動(dòng)畫效果和數(shù)值、文字顯示以及各種按鈕、控件的功能。測(cè)試報(bào)表、趨勢(shì)、報(bào)警信息等功能是否正常。

④最后，下載程序和組態(tài)畫面并調(diào)試通訊。

1）檢查上位機(jī)與PLC的通訊設(shè)置是否正確，向PLC下載程序。檢查PLC之間的通訊設(shè)置和PLC模塊的地址撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置和DP插頭上拉電阻設(shè)置，觀察PLC通訊指示燈是否正常。通過(guò)上位機(jī)監(jiān)控測(cè)試PLC之間通訊是否成功。

2）檢查上位機(jī)與觸摸屏的通訊設(shè)置是否正確，向觸摸屏傳輸組態(tài)畫面。檢查觸摸屏組態(tài)項(xiàng)目中與相應(yīng)PLC的通訊設(shè)置，測(cè)試PLC與觸摸屏通訊是否成功。

3）檢查上位機(jī)組態(tài)項(xiàng)目與PLC的通訊設(shè)置，測(cè)試PLC與上位機(jī)監(jiān)控畫面通訊是否成功。

3 控制系統(tǒng)檢驗(yàn)

在掘進(jìn)巷道進(jìn)行除塵時(shí)，經(jīng)PLC控制系統(tǒng)信號(hào)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)粉塵濃度超限后。首先進(jìn)行噴霧，將粉塵氣體與霧水充分混合，各種粒徑的粉塵顆粒通過(guò)吸濕并高速碰撞后形成大顆粒的泥粒。以設(shè)定的切向速度進(jìn)入旋流密度分離裝置；然后在旋流密度分離裝置中，高速旋轉(zhuǎn)的氣、水、泥三相混合氣體在離心力場(chǎng)中根據(jù)粒徑和密度分層，泥粒、大顆粒的水珠加速霧化，最終達(dá)到空氣凈化效果。在某礦井掘進(jìn)巷道安置除塵裝置后，進(jìn)行了試用。從測(cè)塵結(jié)果上看，掘進(jìn)巷道各地點(diǎn)粉塵含量均較低，控制粉塵濃度效果較好。

4 結(jié)語(yǔ)

PLC控制系統(tǒng)可使除塵自動(dòng)化水平、控制性能和智能化方面都有顯著提高?，F(xiàn)場(chǎng)操作和維護(hù)工作量大大減少，設(shè)備故障率也大大降低。PLC控制系統(tǒng)有利于實(shí)現(xiàn)除塵裝置運(yùn)行的自動(dòng)化和管理智能化，能監(jiān)控除塵裝置的運(yùn)行情況和提高除塵裝置的除塵效率。除塵裝置應(yīng)用此PLC控制系統(tǒng)后最重要的是減小了作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的粉塵濃度和節(jié)約了一定的能源。這不僅有利于延長(zhǎng)作業(yè)設(shè)備的使用壽命，而且對(duì)于改善礦井下的工作條件和提高作業(yè)效率都具有直接影響和現(xiàn)實(shí)意義。

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