皮帶運(yùn)輸是煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)的重要組成部分。在使用過(guò)程中，由于運(yùn)料碰撞、磨損，難免發(fā)生各種破損，導(dǎo)致皮帶強(qiáng)度降低。當(dāng)皮帶發(fā)生破損時(shí)，就需要用皮帶硫化機(jī)進(jìn)行硫化修補(bǔ)，避免更大事故的出現(xiàn)。而目前國(guó)內(nèi)礦用皮帶硫化機(jī)自動(dòng)化程度不高，一般采用人工控制的方法，不可避免地帶來(lái)了控制的不準(zhǔn)確，從而影響了皮帶的硫化品質(zhì)。針對(duì)這一不足，本文采用西門子PLC及其HMI組合的方案，組成了皮帶硫化機(jī)的操作控制平臺(tái)。

1 整體方案的制定

溫度、壓力和時(shí)間，是皮帶硫化的重要因素，對(duì)皮帶的硫化品質(zhì)起著決定性的影響，稱為“硫化三要素”。皮帶硫化工藝的確定，就是對(duì)這3個(gè)參數(shù)的確定。考慮到皮帶規(guī)格的不同，對(duì)于每種給定的皮帶，就用一組“硫化三要素”與其對(duì)應(yīng)。

表1和2介紹了皮帶主要橡膠種類的硫化溫度和硫化壓力。

K—硫化溫度系數(shù)(通常取K=2)。

對(duì)于皮帶硫化機(jī)的操作控制，就轉(zhuǎn)變成對(duì)“硫化三要素”這3個(gè)參數(shù)設(shè)置。本文選用西門子PLC作為下位機(jī)控制平臺(tái)，負(fù)責(zé)具體功能的實(shí)現(xiàn)岡，上位機(jī)選用其配套的觸摸屏，實(shí)現(xiàn)具體人機(jī)參數(shù)的設(shè)置，相關(guān)參數(shù)的傳遞通過(guò)MPI實(shí)現(xiàn)。

2 硬件的選取

硬件的選取，是根據(jù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能決定的。硫化機(jī)的工作流程為:操作人員在在HMI上選取和填寫硫化參數(shù)，TP通過(guò)MPI將設(shè)定的參數(shù)傳遞給PLC,PLC根據(jù)參數(shù)設(shè)置控制輸出端口IO的操作，同時(shí)PLC通過(guò)模擬量輸人通道，將硫化機(jī)相關(guān)物理機(jī)械參數(shù)例如溫度壓力傳遞給HMI，供其顯示和故障報(bào)警。

模擬量的獲取，主要是電熱板的溫度、液壓泵的壓力、電熱絲電流和電壓，本文選取模擬量輸人模塊SM331。數(shù)字量選用輸出數(shù)字輸出模塊SM322。電源選用電源模塊P5307(5A)。PLC和HMI的MPI通訊選用的是CPU上自帶的MPI通訊接口和通訊線。

3 軟件編程

3.1PLC軟件的編程

PLC采用德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的SI MATICS7-300 ，帶有MPI接口，通過(guò)該接口實(shí)現(xiàn)編程和短距離的數(shù)據(jù)通信，滿足實(shí)際需要。選取AID轉(zhuǎn)換模塊，將接收到的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量進(jìn)行傳輸。同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)控制電熱絲通斷和液壓閥的開啟，選取數(shù)字量輸出模塊。整體控制步驟如下: (1)系統(tǒng)啟動(dòng); (2)通過(guò)HMI通信獲得系統(tǒng)參數(shù); (3)觸發(fā)定時(shí)器定時(shí)，如定時(shí)器時(shí)間等于設(shè)定時(shí)間則轉(zhuǎn)到步驟(5); (4)定時(shí)器時(shí)間等于設(shè)定時(shí)間，系統(tǒng)啟動(dòng)溫度和壓力控制; (5)停止工作，等待新命令;

3.2CPU的主要工作

CPU的主要工作，是通過(guò)通信從上位機(jī)獲得需要設(shè)定的參數(shù)。然后分配給定時(shí)器，當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，通過(guò)調(diào)用壓力調(diào)節(jié)函數(shù)和加熱函數(shù)實(shí)現(xiàn)壓力和溫度的控制。溫度的改變，是由通過(guò)電熱絲的有效電壓決定的，有效電壓由占空比決定，因此溫度的改變，是由PWM占空決定的。

3.3 PLC及其HMI的通信設(shè)置

HMI是通過(guò)編程軟件Wincc實(shí)現(xiàn)界面的設(shè)計(jì)，要實(shí)現(xiàn)PLC與其HMI的通信，就必須通過(guò)Wincc。進(jìn)行上位機(jī)與下位機(jī)通信參數(shù)和通信方式的設(shè)置。Wincc通信驅(qū)動(dòng)程序，就是是同通訊處理器來(lái)向PLC發(fā)送請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與PLG的通信，整體通信如圖1。

圖1中通訊驅(qū)動(dòng)程序及對(duì)PLC及其HMI進(jìn)行MPI地址的分配。

3.4上位機(jī)HMI界面的設(shè)計(jì)

西門子人機(jī)界面統(tǒng)稱為HMI設(shè)備，簡(jiǎn)稱面板。HMI是用于操作人員與控制系統(tǒng)之間進(jìn)行對(duì)話和相互作用的專用設(shè)備，HMI專為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境應(yīng)用設(shè)計(jì)的，其具有可靠性好、通用性強(qiáng)、接口豐富等特點(diǎn)。本方案采用的是觸摸屏面板一--Touch Panel。在本系統(tǒng)中工作模式有兩種可以選擇，即手動(dòng)和自動(dòng):

(1)手動(dòng)模式。通過(guò)選擇傳動(dòng)帶的類型，是傳動(dòng)帶還是輸送帶，確定皮帶的硫化壓力;橡膠種類的選取時(shí)，確定皮帶硫化溫度。時(shí)間由PLC預(yù)先設(shè)定，通過(guò)定時(shí)器具體實(shí)現(xiàn)。

(2)自動(dòng)模式。有3個(gè)填寫窗口，分別對(duì)應(yīng)硫化3要素—溫度、壓力和時(shí)間。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)PLC及HMI在皮帶硫化機(jī)中的應(yīng)用，使得操作流程和操?gòu)睾势浚瑯O大地提高了皮帶硫化的效率和質(zhì)。該系統(tǒng)投人使用后，性能可靠穩(wěn)定，具有叫定的參考價(jià)消游給企業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)尹」效果良好，量值值得在以后的監(jiān)控中推廣和應(yīng)用。