PLC可編程控制器以其結構簡單、性能優越、可靠性高、靈活通用、易編程、維護方便等特點，保證了整個系統的穩定運行。
1、系統控制要求及硬件設計
微山崔莊煤礦有限責任公司擬采用PLC控制帶式輸送機。該皮帶機系統運輸能力為650t/h，帶速為3.15m/s，運距為1156.5m，傾角130 ~170。該皮帶機配備三臺1140V、250kW的電動機，機頭集中驅動，雙滾筒三電機，采用YOTCq560詞速型液力偶合器起動方式。PLC控制系統應實現以下功能：①通過控制調速型液力偶合器實現皮帶機軟啟動；②實現三臺電機功率平衡；③可實時顯示各種運行狀態參數；④實現故障自診斷，聲光報警；⑤實現手動一自動任意切換。
控制系統硬件結構圖如圖1所示。
由于煤礦井下環境的特殊性，選用微山崔莊煤礦有限責任公司自主開發研制的BXWⅡ- 120/115礦用隔爆兼本質安全型微機控制箱（以下簡稱微機箱）為主控裝置，結合外圍開關設備、信號及保護傳感器的檢測，組成控制系統，對皮帶機的輸煤過程進行嚴密的監視和控制。以微機箱為核心的電控系統是專門為煤礦井下設計的可編程監測控制系統。用于煤礦井下帶式輸送機及其它設備的電氣控制、監測和綜合保護。系統設計靈活，顯示信息豐富，保護功能齊全，輸入輸出點數可擴展，語音通訊，可自診斷并具有快開門結構。現在該系統廣泛應用于煤礦井下運輸設備，如：主井上運大皮帶、下運大皮帶、集中運輸皮帶、順槽皮帶、掘進皮帶、轉載皮帶等井下連續運輸設備。
根據控制功能、輸入／輸出點數的要求，選擇三菱MELSEC -Q系列PLC為控制核心。該系列PLC采用模塊化結構，包括1個QOOJCPU模塊、2個QX40型DC輸入模塊、2個QY40P型輸出模塊以及一個Q68ADI模擬量擴展模塊。其中QOOJCPU是電源、基板、CPU -體化的模塊，QY40P型輸出模塊為16點漏型晶體管輸出模塊，其輸出點通過控制中間繼電器來控制各設備的起停。
本系統同時采用觸摸屏和PC機作為人機對話界面。觸摸屏選用日本三菱公司的F940GOT彩色圖示操作終端，可以一邊觀看畫面中對可編程控制器的各軟元件的監視以及數據的變化，一邊進行顯示。PLC與觸摸屏之間采用RS -232C通訊接口，缺省數據傳輸速率為19. 2kbps。PLC與上位PC機之間同樣采用RS - 232C通訊接口。
由于PLC為非安產品，而偶合器限位開關及油壓表、油溫表為本安產品，需要配備轉換與隔離電路：16路本安開關量信號（無電位接點）轉換成非安無電位接點輸出，再進入PLC輸入端。如果不配置本安隔爆轉換隔離電路，而將本安信號直接接入PLC輸入端，就等于將非安信號串人本安回路，這樣不符合煤礦安全規程的規定。通過配置隔離轉換板，完成信號隔離、轉換與放大，使PLC控制距離大大延長，擴大了PLC輸出時的容量。用PLC通過隔離電路直接帶動所控制的設備，減少了設備中間環節，提高了可靠性。另外，配置了轉換器、隔離板后，當外圍設備出現故障，造成短路或串人高壓時，不會直接損壞PLC，保證了主機安全，提高了整個系統的可靠性和使用壽命。
2、軟件設計
系統軟件設計分為順控程序設計和觸摸屏人機界面設計。
2.1順控程序設計
MELSEC -Q系列PLC順控程序采用GX Developer軟件編制而成。GX Developer可以用電路（梯形圖）列表進行順控編程、順控程序的運行狀態監視、強制性數據變更和輸入輸出信號的ON/OFF等。PLC起動后即執行該程序，首先執行內部初始化，然后對各設備及電機電流信號等進行檢測。整個順控程序包括正常起車、正常運行、正常停車、緊急停車、故障保護、功率平衡六大部分。在執行過程中可隨時響應人機界面的訪問。控制模塊流程圖如圖2所示。
PLC還可實現三臺電機的功率平衡，途徑如下：從三臺電機磁力啟動器中的電流互感器的輸出端引出4~ 20mA電流信號，送人PLC的Q68ADI模擬量擴展模塊，經模一數轉換后，將4—20mA電流信號轉換成數字信號。由于兩臺主電機是在同一個滾筒上，先比較這兩臺電機的功率是否平衡。當兩臺電機電流信號相差較大，如超過規定范圍時，PLC進行調整，此時膠帶運行速度如在正常范圍，說明電機電流小的那臺電機做功小，PLC啟動此液力偶合器的伺服電機（點動）加載后，再對比兩臺電機的電流值，直到兩臺電機電流差在合理范圍時停止；當兩臺電機電流差值超出正常范圍，膠帶運行速度超出正常速度，說明電機電流大的那臺電機做功大，PLC啟動此液力偶合器的伺服電機（點動）減載后，再對比電機電流值，直到兩臺電機電流差在合理范圍時停止。當在同一個滾筒上的兩臺電機功率平衡后，啟動兩臺液力偶合器的伺服電機同時轉動，然后再以其中的一臺為基準，與第三臺電機比較，方法同上，最終達到三臺電機功率平衡。
2.2觸摸屏人機界面設計
操作顯示畫面利用三菱公司提供的基于Windows98的人機界面設計軟件FX - PCS - DU - WIN -C進行畫面編制，以圖形、動畫和漢字的形式顯示設備的啟／停和各種保護傳感器的動作情況，并用不同的顏色區分。當發生故障時，自動跳轉故障報警畫面。待故障排除后，按正常停車按鈕復位一次，轉入狀態畫面。按壓顯示翻頁按鈕，可查看各個畫面。
為了顯示友好的人機界面，編制開機畫面、狀態畫面、數據采樣圖表及故障報警記錄等狀態信息，為用戶提供優良的操作環境，并能顯示和修改工作程序。
3、結語
采用PLC控制煤礦井下帶式運輸機，實現自動控制保護，大大提高了系統的安全性和可靠性，經過一年多的使用取得了良好的效果，保證了原煤的運輸，減小了維護工作量。采用PLC控制調速型液力偶合器實現帶式輸送機的軟啟動，減小了輸送機在啟動與停止時對強力膠帶、電動機、液力偶合器、減速箱、驅動滾筒的沖擊力，可以延長其使用壽命，減輕啟動時對井下電網的沖擊，提高了供電的可靠性和安全性。
相關輸送機產品：
1、刮板輸送機
2、螺旋輸送機
3、皮帶輸送機
