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摘 要：为提升机采煤样封装系统整体性能，设计了以西门子s7-200smart PLC为核心控制器的新型智能桶式封装系统，通过PLC控制系统实现自动进出桶、自动选桶、自动放样称重及芯片编码读写功能。文章从系统总体结构、系统硬件和软件方面详细阐述了设计思路和实现方法，详细介绍了设备运行的软件流程。本系统已经投入使用，现场运行效果良好。
关键词：机采煤样;s7-200smart;智能桶式封装
引言
当前常见的机采煤样封装标识主要有编织袋缝口方式、塑料桶封铝膜方式、不锈钢桶封盖方式等[1]。编织袋缝口方式劳动强度大、耗材多，同时对环境污染严重;塑料桶封铝膜方式耗材多，且铝膜不宜清理，多次使用后，封盖成功率较低;不锈钢桶封盖方式桶盖采用电动机构，需经常充电，但现场粉尘较大，湿度较大，设备故障率高，增加了设备维护成本。同时现有的煤样桶封装方式无法实现煤样编码自动写入，需人工打印贴码，人力成本高。
针对上述问题，本文设计了新型智能桶式封装系统，该系统不仅实现了机采煤样的自动封装标识，同时具备自动进桶、出桶、自动寻目标桶、指定工位出桶、称重计量及样桶编码写入功能。实际应用表明，该系统能适应于恶劣的环境，使用方便，性能稳定，煤样桶重复利用率高，耗材低，经济实用。
1系统总体结构
智能桶式封装系统主要包括进桶平台、转盘单元、称重编码单元、压盖单元、出桶平台、框架组件、电控系统及其他辅助部分组成。
进桶平台由进桶气缸、进桶平台电机、托辊装置及外部信号检测装置组成，用于实现空煤样桶手动和自动进入转盘单元功能。
转盘单元主要包括工位圆形转盘、样桶定位装置、回转驱动装置及驱动电机等。
称重编码单元由称重气缸、芯片读写器、称重传感器、称重仪表及配套电缆等组成，实现计量和编码读写功能。
压盖单元主要发盖装置、压盖装置及附属设施构成，该单元用于实现煤样桶自动封装压盖功能。
出桶平台由出桶气缸、出桶托辊平台以及外部信号检测装置组成，用于实现非空桶自动和手动出桶功能。
2封装系统硬件设计
本系统主要采用西门子200smart作为核心控制器[2]，CPU型号为ST40，该信号CPU具有24路数字量输入点、16路数字量输出点，同时配置有RS485串口及以太网通讯接口。
本系统输入信号主要有按钮、动作执行机构限位信号及外部检测输入信号;输出信号主要有转盘电机、指示灯信号及动作执行电磁阀信号。
PLC控制器通过485通讯电缆分别连接称重计量仪表以及芯片读写器设备，系统同时配有与MCGS触摸屏通讯信号实现设备控制及运行关键数据展示功能[3]。
3封装系统软件设计
进桶模块：控制系统给出启动信号，进桶平台输送线启动。当检测到桶位到达信号时，输送线停止工作。进桶气缸动作，将空桶推入到转盘内，进桶气缸退回，转盘旋转一个工位后，再次启动进桶平台输送线执行进桶操作，进桶循环执行指定工位数后完成进桶操作功能。
出桶模块：控制系统给出出桶信号，出桶工位检测当前工位有桶且非空桶时，出桶气缸动作并推出煤样桶，当前工位出桶后，转盘旋转到下一个工位并检测是否满足出桶条件，循环执行指定工位数的出桶操作后完成本次出桶任务。
称重编码模块：控制系统给出称重信号，称重气缸推出，样品桶被抬起，称重传感器将重量数据实施传送到PLC控制系统，现场电控柜子仪表以及上位机系统实时显示称重数据信息，当煤样桶重量达到设定数值后，PLC控制系统执行封装压盖出桶操作;当系统给出写码指令时，执行读写码操作，经管控系统下发的数据编码实时传输进控制系统并实现煤样桶写码操作过程。
压盖模块：
控制系统给出压盖信号，推盖装置将桶盖推出。当系统检测到桶盖推出到位时，夹盖气缸动作并夹住桶盖。压盖气缸下降动作并吸住桶盖后，退回推盖气缸和夹盖气缸。压盖气缸再次动作，将桶盖压到样品桶上完成封装压盖操作。
封装系统软件运行流程如图3所示，采用顺控器执行规则[4]，设备上电后，管控系统发送封装启动命令及编码数据，封装系统判断当前接料工位编码与管控编码是否相同，若编码相同，则系统执行当前工位煤样桶接料及称重功能;若不相同，则执行找桶逻辑。
找桶逻辑中，首先比较管控编码是否与系统其他工位编码相同，若数据比对相同，则定义该工位为目标桶工位，系统将目标工位桶转至接料位并执行称重功能;若管控编码与系统其他工位编码都不相同，则系统查找是否有空桶，存在空桶时，将空桶转到接料位，执行称重及写码功能;若系统没有空桶则发出缺桶报警。
找桶逻辑成功执行后，主程序继续执行称重接料子程序，系统实时读取当前接料工位煤样桶重量信息，当改工位桶重量达到设定重量时，将接料工位煤样桶旋转至压盖工位执行压盖操作，压盖完成后旋转至出桶工位执行出桶工位。正常出桶后，系统执行进桶流程，从进桶平台自动补空桶到刚空出的转盘工位中，完成一轮循环操作。
当管控系统再次发送封装启动命令及编码后，循环执行上述流程。
4结束语
本系统充分利用了S7-200SAMRT plc的硬件特点，利用编程软件实现封装系统过程智能化，能自动记忆每个工位状态，实现煤样桶的智能化管理;方式多樣化，具备自动方式、半自动方式工作方式，半自动方式下支持自动进多桶、自动出多桶等操作;同事系统以“人性化”为理念，实现了自动进桶，自动出桶，减轻了取样人员劳动强度。改设备现场运行效果良好，值得广泛推广。
参考文献：
[1]贺小明 张顺林.火电企业燃料智能化管理.北京：中国电力出版社，2014 P2-P3
[2]宋伯生.PLC编程实用指南.北京：机械工业出版社，2007 P7-P8
[3] 王永红.MCGS组态控制技术.北京：电子工业出版社，2020 P65-P67
[4]张春.西门子STEP7编程语言与使用技巧.北京：机械工业出版社，2009 P108-P110
（南京国电环保科技有限公司，江苏 南京 210000）
关键词：机采煤样;s7-200smart;智能桶式封装
引言
当前常见的机采煤样封装标识主要有编织袋缝口方式、塑料桶封铝膜方式、不锈钢桶封盖方式等[1]。编织袋缝口方式劳动强度大、耗材多，同时对环境污染严重;塑料桶封铝膜方式耗材多，且铝膜不宜清理，多次使用后，封盖成功率较低;不锈钢桶封盖方式桶盖采用电动机构，需经常充电，但现场粉尘较大，湿度较大，设备故障率高，增加了设备维护成本。同时现有的煤样桶封装方式无法实现煤样编码自动写入，需人工打印贴码，人力成本高。
针对上述问题，本文设计了新型智能桶式封装系统，该系统不仅实现了机采煤样的自动封装标识，同时具备自动进桶、出桶、自动寻目标桶、指定工位出桶、称重计量及样桶编码写入功能。实际应用表明，该系统能适应于恶劣的环境，使用方便，性能稳定，煤样桶重复利用率高，耗材低，经济实用。
1系统总体结构
智能桶式封装系统主要包括进桶平台、转盘单元、称重编码单元、压盖单元、出桶平台、框架组件、电控系统及其他辅助部分组成。
进桶平台由进桶气缸、进桶平台电机、托辊装置及外部信号检测装置组成，用于实现空煤样桶手动和自动进入转盘单元功能。
转盘单元主要包括工位圆形转盘、样桶定位装置、回转驱动装置及驱动电机等。
称重编码单元由称重气缸、芯片读写器、称重传感器、称重仪表及配套电缆等组成，实现计量和编码读写功能。
压盖单元主要发盖装置、压盖装置及附属设施构成，该单元用于实现煤样桶自动封装压盖功能。
出桶平台由出桶气缸、出桶托辊平台以及外部信号检测装置组成，用于实现非空桶自动和手动出桶功能。
2封装系统硬件设计
本系统主要采用西门子200smart作为核心控制器[2]，CPU型号为ST40，该信号CPU具有24路数字量输入点、16路数字量输出点，同时配置有RS485串口及以太网通讯接口。
本系统输入信号主要有按钮、动作执行机构限位信号及外部检测输入信号;输出信号主要有转盘电机、指示灯信号及动作执行电磁阀信号。
PLC控制器通过485通讯电缆分别连接称重计量仪表以及芯片读写器设备，系统同时配有与MCGS触摸屏通讯信号实现设备控制及运行关键数据展示功能[3]。
3封装系统软件设计
进桶模块：控制系统给出启动信号，进桶平台输送线启动。当检测到桶位到达信号时，输送线停止工作。进桶气缸动作，将空桶推入到转盘内，进桶气缸退回，转盘旋转一个工位后，再次启动进桶平台输送线执行进桶操作，进桶循环执行指定工位数后完成进桶操作功能。
出桶模块：控制系统给出出桶信号，出桶工位检测当前工位有桶且非空桶时，出桶气缸动作并推出煤样桶，当前工位出桶后，转盘旋转到下一个工位并检测是否满足出桶条件，循环执行指定工位数的出桶操作后完成本次出桶任务。
称重编码模块：控制系统给出称重信号，称重气缸推出，样品桶被抬起，称重传感器将重量数据实施传送到PLC控制系统，现场电控柜子仪表以及上位机系统实时显示称重数据信息，当煤样桶重量达到设定数值后，PLC控制系统执行封装压盖出桶操作;当系统给出写码指令时，执行读写码操作，经管控系统下发的数据编码实时传输进控制系统并实现煤样桶写码操作过程。
压盖模块：
控制系统给出压盖信号，推盖装置将桶盖推出。当系统检测到桶盖推出到位时，夹盖气缸动作并夹住桶盖。压盖气缸下降动作并吸住桶盖后，退回推盖气缸和夹盖气缸。压盖气缸再次动作，将桶盖压到样品桶上完成封装压盖操作。
封装系统软件运行流程如图3所示，采用顺控器执行规则[4]，设备上电后，管控系统发送封装启动命令及编码数据，封装系统判断当前接料工位编码与管控编码是否相同，若编码相同，则系统执行当前工位煤样桶接料及称重功能;若不相同，则执行找桶逻辑。
找桶逻辑中，首先比较管控编码是否与系统其他工位编码相同，若数据比对相同，则定义该工位为目标桶工位，系统将目标工位桶转至接料位并执行称重功能;若管控编码与系统其他工位编码都不相同，则系统查找是否有空桶，存在空桶时，将空桶转到接料位，执行称重及写码功能;若系统没有空桶则发出缺桶报警。
找桶逻辑成功执行后，主程序继续执行称重接料子程序，系统实时读取当前接料工位煤样桶重量信息，当改工位桶重量达到设定重量时，将接料工位煤样桶旋转至压盖工位执行压盖操作，压盖完成后旋转至出桶工位执行出桶工位。正常出桶后，系统执行进桶流程，从进桶平台自动补空桶到刚空出的转盘工位中，完成一轮循环操作。
当管控系统再次发送封装启动命令及编码后，循环执行上述流程。
4结束语
本系统充分利用了S7-200SAMRT plc的硬件特点，利用编程软件实现封装系统过程智能化，能自动记忆每个工位状态，实现煤样桶的智能化管理;方式多樣化，具备自动方式、半自动方式工作方式，半自动方式下支持自动进多桶、自动出多桶等操作;同事系统以“人性化”为理念，实现了自动进桶，自动出桶，减轻了取样人员劳动强度。改设备现场运行效果良好，值得广泛推广。
参考文献：
[1]贺小明 张顺林.火电企业燃料智能化管理.北京：中国电力出版社，2014 P2-P3
[2]宋伯生.PLC编程实用指南.北京：机械工业出版社，2007 P7-P8
[3] 王永红.MCGS组态控制技术.北京：电子工业出版社，2020 P65-P67
[4]张春.西门子STEP7编程语言与使用技巧.北京：机械工业出版社，2009 P108-P110
（南京国电环保科技有限公司，江苏 南京 210000）