李艷

摘 要：煤礦用帶式輸送機具有工作環(huán)境復(fù)雜、運輸量大、承載能力強以及運輸距離較長的特點。輸送機電控系統(tǒng)包括變頻調(diào)速系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等，該系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)了煤礦帶式輸送機的啟?？刂萍氨O(jiān)控保護(hù)。鑫巖煤礦主斜井設(shè)有帶式輸送機一條，擔(dān)負(fù)礦井井下原煤的運輸任務(wù)。本帶式輸送機采用變頻調(diào)速系統(tǒng)。系統(tǒng)具有統(tǒng)計、監(jiān)測、記錄、數(shù)據(jù)分析對比、打印文件和管理等功能，還具備工程師站的管理等功能。系統(tǒng)具有設(shè)備故障自我診斷的能力。當(dāng)其中某個子系統(tǒng)發(fā)生故障時并不影響其他的子系統(tǒng)的運行，也不影響集中控制系統(tǒng)除該子系統(tǒng)之外的其他功能的運行。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機 變頻器 控制系統(tǒng)

中圖分類號：TD634.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（a）-0089-01

利用工控機組態(tài)軟件開發(fā)本集控系統(tǒng)上位機的管理、監(jiān)控和故障報警等功能。通過開發(fā)的這款軟件主要實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的各種運行狀態(tài)、保護(hù)、設(shè)備故障等的顯示、管理和監(jiān)控。當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)出報警時，程序?qū)⒆詣愚D(zhuǎn)入報警功能。打開報警窗口，上位機屏幕上顯示報警是哪種設(shè)備，哪種類型，并告知生產(chǎn)操作人員報警的類型和報警設(shè)備的名稱。同時，各設(shè)備立即轉(zhuǎn)入報警狀態(tài)的處理，可即時地打印出報表。對系統(tǒng)的主要生產(chǎn)過程參數(shù)可進(jìn)行查詢、打印出歷史趨勢圖，以供生產(chǎn)管理調(diào)度人員對其設(shè)備進(jìn)行查詢和分析。

1 總體技術(shù)要求

1.1 電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)包括0.69 kV變頻調(diào)速系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等。

上位計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用臺灣研華工業(yè)控制計算機，配17寸顯示器及彩色打印機，與PLC控制柜通過電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。利用工控機的顯示器對設(shè)備的工做狀態(tài)進(jìn)行模擬，并對每臺現(xiàn)場設(shè)備的工作運行情況，設(shè)備運行參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測。顯示器上各畫面間可以方便地互相進(jìn)行切換。通過對帶式輸送機的各種數(shù)據(jù)、參數(shù)進(jìn)行實時在線檢測，利用趨勢圖對其進(jìn)行顯示，使生產(chǎn)指揮調(diào)度人員能夠隨時掌握和控制設(shè)備的工作狀態(tài)和各種相關(guān)參數(shù)。

1.2 功能要求

1.2.1 傳動系統(tǒng)要求

本帶式輸送機采用變頻調(diào)速系統(tǒng)。變頻系統(tǒng)能夠有效地控制帶式輸送機柔性負(fù)載的軟起動/軟停車的動態(tài)過程，實現(xiàn)帶式輸送機各個驅(qū)動之間的功率平衡，可以靈活的調(diào)節(jié)帶式輸送機的帶速。由此可以降低直接起動和快速停車過程對機械設(shè)備和電氣系統(tǒng)的沖擊，避免撒料與疊帶，有效地抑制帶式輸送機動態(tài)張力可能對皮帶和機械設(shè)備造成的危害，延長帶式輸送機的使用壽命[1]。

1.2.2 集中控制的控制方式

（1）集中程序控制：設(shè)備正常運行時的工作方式，由上位機發(fā)出指令來控制設(shè)備的啟停。（2）人工就地控制：在就地方式下，操作人員可對設(shè)備進(jìn)行啟停。（3）檢修方式控制：井下設(shè)備檢修階段，可跳出設(shè)備閉鎖關(guān)系，隨時任意的啟停任何一個設(shè)備。（4）動方式控制：設(shè)備檢修、調(diào)試過程中經(jīng)常要點動啟動電機，此工作方式可實現(xiàn)單個電機的點動啟動。

2 設(shè)備選擇

2.1 變頻器

選用西門子630kW變頻器，額定工作電壓Ue=690 V，輸入電壓波動-10%～+10%Ue，額定頻率fe=50 Hz，頻率波動47～63 Hz。輸出電壓為0～Ue，輸出頻率為0～50 Hz。變頻器主要功能如下。

（1）拖動輸送機的2臺電機的驅(qū)動變頻器要求具有同步通訊功能，以方便實現(xiàn)2臺變頻器之間的互鎖和速度同步及力矩輸出均衡[4]。（2）帶式輸送機空載、重載軟起動，空載、重載軟停機，低速啟動帶式輸送機、急停設(shè)備和突然斷電均應(yīng)滿足工藝專業(yè)的要求。（3）變頻器保護(hù)功能如下：變頻器內(nèi)部故障保護(hù)，負(fù)載側(cè)短路、過流、過壓、欠壓、接地故障、IGBT故障、過熱、預(yù)充電故障、外部故障、電機/變頻器過載、超速、網(wǎng)絡(luò)通訊故障、控制電源欠壓、輔助24 V故障、主回路斷電、緊急停車、進(jìn)線電源缺相等。保護(hù)動作應(yīng)能發(fā)出硬接線信號[2]。（4）變頻器具有如下報警功能。過流、過壓、欠壓、接地故障、IGBT故障、過熱、預(yù)充電故障、外部故障、電機/變頻器過載、超速、網(wǎng)絡(luò)通訊故障、并聯(lián)運行故障、控制電源欠壓、輔助24 V故障、主回路斷電、緊急停車、進(jìn)線主回路缺相。（5）變頻器的過載要求 。變頻器應(yīng)按重載機械選型。變頻器的過載能力應(yīng)滿足工藝設(shè)備的正常運行要求，如：帶式輸送機的滿載啟動等。

2.2 本控制系統(tǒng)[5-6]

（1）配備：本集控系統(tǒng)集中控制采用西門子S7-400 PLC、電源、通訊接口、中間繼電器等系列產(chǎn)品。PLC采用WinCC編程軟件工具軟件包，用來完成PLC應(yīng)用軟件的開發(fā)編制和本控制系統(tǒng)軟、硬件的調(diào)試、編程工作。工控機的監(jiān)控軟件采用中文版的工控組態(tài)軟件來實現(xiàn)本控制系統(tǒng)的監(jiān)控、管理和故障報警。（2）TP系列觸摸屏，可與控制臺PLC系統(tǒng)相連接，安裝在控制柜面板上。（3）可在觸摸屏上通過按鈕設(shè)定操作參數(shù)。操作人員可通過觸摸屏對皮帶及附屬設(shè)備進(jìn)行控制，并對其工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。（4）控制柜通訊方式和高壓柜綜保裝置及變頻器連接。（5）具有集控、就地等多種工作方式。（6）配置事故音響，當(dāng)某一重要參數(shù)異常時，可發(fā)出聲音報警。（7）系統(tǒng)設(shè)置禁止起動的信號，一旦發(fā)生緊急情況，現(xiàn)場工作人員和控制室操作人員均可解除設(shè)備的起動。

2.3 輸送機保護(hù)系統(tǒng)

帶式輸送機保護(hù)系統(tǒng)是指井下皮帶的集中控制、監(jiān)測、保護(hù)裝置、通話、語音報警于一體的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用先進(jìn)的現(xiàn)場CAN總線技術(shù)，皮帶沿線保護(hù)裝置均采用總線式，所有檢測信號均進(jìn)入帶式輸送機保護(hù)系統(tǒng)自帶的控制主機內(nèi)，完成整個系統(tǒng)的集中及分布式控制，兩條控制沿線4+4公里內(nèi)不需要中繼。

帶式輸送機保護(hù)系統(tǒng)自帶的控制主機配有兩個標(biāo)準(zhǔn)串口，串口通訊采用modbus通訊協(xié)議，可以與其他控制系統(tǒng)或其他采用modbus通訊方式的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞和信息共享。

2.4 配電系統(tǒng)

主斜井配電室內(nèi)雙回10 kV進(jìn)線電源取自室外工業(yè)場地動照網(wǎng)。高壓配電系統(tǒng)共需KYN28-12型中置式鎧裝移開式金屬封閉高壓開關(guān)柜9臺，要求為國內(nèi)先進(jìn)、數(shù)字式儀表、數(shù)字式綜合保護(hù)器并具有RS485接口或網(wǎng)絡(luò)接口、具有“5防”功能及各種電氣保護(hù)和閉鎖裝置齊全的新型高壓配電裝置。

主斜井配電室雙回0.4 kV電源雙回取自所內(nèi)變壓器。

3 結(jié)語

鑫巖主斜井帶式輸送機電控系統(tǒng)于已于2012年12月投入運行，變頻器在交流拖動系統(tǒng)應(yīng)用過程中呈現(xiàn)良好的控制性，可以實現(xiàn)無級調(diào)速，并具有軟起動功能，可對帶式輸送機進(jìn)行加減速控制，在煤礦實際生產(chǎn)中創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。

參考文獻(xiàn)

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