皮帶運輸是煤礦運輸系統(tǒng)的重要組成部分。在使用過程中，由于運料碰撞、磨損，難免發(fā)生各種破損，導致皮帶強度降低。當皮帶發(fā)生破損時，就需要用皮帶硫化機進行硫化修補，避免更大事故的出現(xiàn)。而目前國內(nèi)礦用皮帶硫化機自動化程度不高，一般采用人工控制的方法，不可避免地帶來了控制的不準確，從而影響了皮帶的硫化品質(zhì)。針對這一不足，本文采用西門子PLC及其HMI組合的方案，組成了皮帶硫化機的操作控制平臺。

1 整體方案的制定

溫度、壓力和時間，是皮帶硫化的重要因素，對皮帶的硫化品質(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，就是對這3個參數(shù)的確定。考慮到皮帶規(guī)格的不同，對于每種給定的皮帶，就用一組“硫化三要素”與其對應。

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)。

對于皮帶硫化機的操作控制，就轉(zhuǎn)變成對“硫化三要素”這3個參數(shù)設(shè)置。本文選用西門子PLC作為下位機控制平臺，負責具體功能的實現(xiàn)岡，上位機選用其配套的觸摸屏，實現(xiàn)具體人機參數(shù)的設(shè)置，相關(guān)參數(shù)的傳遞通過MPI實現(xiàn)。

2 硬件的選取

硬件的選取，是根據(jù)系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能決定的。硫化機的工作流程為: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PLC通過模擬量輸人通道，將硫化機相關(guān)物理機械參數(shù)例如溫度壓力傳遞給HMI，供其顯示和故障報警。

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采用德國西門子公司生產(chǎn)的SI MATICS7-300 ，帶有MPI接口，通過該接口實現(xiàn)編程和短距離的數(shù)據(jù)通信，滿足實際需要。選取AID轉(zhuǎn)換模塊，將接收到的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量進行傳輸。同時為了實現(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; (2)通過HMI通信獲得系統(tǒng)參數(shù); (3)觸發(fā)定時器定時，如定時器時間等于設(shè)定時間則轉(zhuǎn)到步驟(5); (4)定時器時間等于設(shè)定時間，系統(tǒng)啟動溫度和壓力控制; (5)停止工作，等待新命令;

3.2CPU的主要工作

CPU的主要工作，是通過通信從上位機獲得需要設(shè)定的參數(shù)。然后分配給定時器，當程序運行時，通過調(diào)用壓力調(diào)節(jié)函數(shù)和加熱函數(shù)實現(xiàn)壓力和溫度的控制。溫度的改變，是由通過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是通過編程軟件Wincc實現(xiàn)界面的設(shè)計，要實現(xiàn)PLC與其HMI的通信，就必須通過Wincc。進行上位機與下位機通信參數(shù)和通信方式的設(shè)置。Wincc通信驅(qū)動程序，就是是同通訊處理器來向PLC發(fā)送請求，實現(xiàn)上位機與PLG的通信，整體通信如圖1。

圖1中通訊驅(qū)動程序及對PLC及其HMI進行MPI地址的分配。

3.4上位機HMI界面的設(shè)計

西門子人機界面統(tǒng)稱為HMI設(shè)備，簡稱面板。HMI是用于操作人員與控制系統(tǒng)之間進行對話和相互作用的專用設(shè)備，HMI專為工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境應用設(shè)計的，其具有可靠性好、通用性強、接口豐富等特點。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，即手動和自動:

(1)手動模式。通過選擇傳動帶的類型，是傳動帶還是輸送帶，確定皮帶的硫化壓力;橡膠種類的選取時，確定皮帶硫化溫度。時間由PLC預先設(shè)定，通過定時器具體實現(xiàn)。

(2)自動模式。有3個填寫窗口，分別對應硫化3要素—溫度、壓力和時間。

4 結(jié)束語

通過PLC及HMI在皮帶硫化機中的應用，使得操作流程和操徹糊攀瓶，極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，具有叫定的參考價消游給企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟效益，現(xiàn)場應尹」效果良好，量值值得在以后的監(jiān)控中推廣和應用。