谷成林 向道輝 鮑志強

摘 要：為了響應(yīng)國家號召，實現(xiàn)節(jié)能降耗和機械化增效、自動化減人，同時隨著煤礦效益降低和材料、人力成本的上升，倒閉煤礦企業(yè)壓縮生產(chǎn)成本、減人增效，積極進行皮帶輸煤系統(tǒng)的智能化自動化設(shè)計和改造。

本文以我單位某礦地面轉(zhuǎn)運皮帶輸煤系統(tǒng)為背景，設(shè)計出了以PLC技術(shù)為核心的智能化電控系統(tǒng)，提高了地面轉(zhuǎn)運皮帶輸煤系統(tǒng)的監(jiān)測和自動化控制水平。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)運皮帶；輸煤系統(tǒng)；節(jié)能降耗；智能化；電控技術(shù)；PLC

1 問題的提出

我單位某礦地面轉(zhuǎn)運皮帶輸煤系統(tǒng)設(shè)計有5條輸煤皮帶，集中控制系統(tǒng)的基本控制任務(wù)是對輸煤系統(tǒng)中的原煤篩、原煤短皮帶、選矸皮帶、炭塊長皮帶、面煤長皮帶、分倉皮帶實施監(jiān)視和控制，通過主控室的監(jiān)控系統(tǒng)控制和保護設(shè)備。因時間、現(xiàn)場狀況、維護能力、維護條件，導致原始的系統(tǒng)存在性能逐年降低，故障率增加，設(shè)備維修難度大，中控效率低。整個系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。

近幾年隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的高速發(fā)展，結(jié)合防爆電控技術(shù)的發(fā)展，采用工業(yè)計算機監(jiān)控技術(shù)，對整個系統(tǒng)進行管理和顯示，應(yīng)用PLC控制技術(shù)對各個設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集和控制，采用視頻監(jiān)控技術(shù)對各個設(shè)備的運行狀況監(jiān)測。從而實現(xiàn)生產(chǎn)集中協(xié)調(diào)控制和節(jié)能的有力手段。

2 地面轉(zhuǎn)運皮帶輸煤系統(tǒng)智能化電控系統(tǒng)的設(shè)計

利用先進的PLC控制技術(shù)對對變頻調(diào)速、起?？刂坪桶踩Ｗo等功能進行集中的控制，這主要是通過借助單一的膠帶輸送機來進行實現(xiàn)的，這種高效可靠的檢測和保護裝置，可以提升工作效益和安全性能，此外，還可以實現(xiàn)順/逆煤流起停、煤倉閉鎖等功能的智能聯(lián)動控制，這主要在多條膠帶輸送機之間來實現(xiàn)，還可以利用語音系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)來達到膠帶輸送機的遠程控制，從而提高企業(yè)的工作效益，實現(xiàn)節(jié)能降耗和減員提效的效益。

2.1 設(shè)計依據(jù)

①設(shè)計方案根據(jù)礦方提出技術(shù)要求作出。②系統(tǒng)設(shè)備符合礦生產(chǎn)環(huán)境條件，并符合《煤礦安全規(guī)程》有關(guān)要求?？刂葡到y(tǒng)中相關(guān)設(shè)備具有國家煤礦質(zhì)量“MA”標志和煤礦防爆“EX”標志。

2.2 設(shè)計原則

①地面控制中心，井上、下監(jiān)控分站和保護系統(tǒng)構(gòu)成了整個的控制系統(tǒng)。②減少了就地事故安全隱患的發(fā)生，有利于充分發(fā)揮日常的工作效率，減少各個設(shè)備間的脫節(jié)，從而實現(xiàn)無人操作，提高工作效率。③該系統(tǒng)主要使用的是分布式控制系統(tǒng)，具有信息共享的功能，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)效率和指揮效率的提高，最終達到工作效益的提高。④實現(xiàn)井下皮帶機、給煤機和煤倉煤位的控制信號傳輸。⑤充分滿足現(xiàn)場運行和檢修要求。⑥保證整個系統(tǒng)運行可靠、故障率低、維護方便和修改靈活。⑦系統(tǒng)具有靈活和可靠的控制功能，簡單實用，易于掌握，人機界面友好。⑧系統(tǒng)具有自診斷功能，報警時可以語音、圖像顯示等功能實現(xiàn)。⑨系統(tǒng)具有實時數(shù)據(jù)采集、處理及多種顯示功能。⑩系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，便于系統(tǒng)的擴展。

2.3 智能化電控系統(tǒng)的總體設(shè)計

該系統(tǒng)使用的是PLC+人機界面控制技術(shù)及遠程監(jiān)控技術(shù)，實現(xiàn)皮帶運輸系統(tǒng)的安全、節(jié)能、無人值守的運行。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括：電控部分、PLC控制部分、監(jiān)測保護傳感器和監(jiān)控系統(tǒng)部分。

配置5臺PLC控制柜（配置智能網(wǎng)絡(luò)連接裝置）、1面礦用一般型PLC控制集中操作臺、1臺監(jiān)控計算機并裝有組態(tài)界面，PLC控制柜留有以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)接口。

基于現(xiàn)有為皮帶系統(tǒng)各類保護傳感器器件，包括跑偏、拉線、溫度、煙霧、堆煤、打滑、縱撕、張力等，接入系統(tǒng)實現(xiàn)保護功能。

設(shè)計一套PLC集中控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對每條皮帶的自動操作和故障報警等功能，與傳感器、PLC控制柜工業(yè)以太網(wǎng)通訊。

配置一套聲光報警的信號系統(tǒng)及直通電話。

PLC與變頻器、軟啟動、保護傳感器采用現(xiàn)場硬接點控制，PLC之間采用工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)通訊。

為皮帶運輸設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對皮帶運行的實時監(jiān)控和分類數(shù)據(jù)的存儲記錄，并能生產(chǎn)各類表格和報表，并能實現(xiàn)遠程操作。

3 智能化電控系統(tǒng)的設(shè)計達到的功能

對于智能化電控系統(tǒng)的設(shè)計可以達到變頻器的故障檢測、皮帶故障的檢測和保護以及電機的速度控制，首先，對于變頻器的故障檢測，其具有單元過電壓、過電流、過熱、變頻器過載、及對隔離變壓器各種保護等功能。此外，對于皮帶故障檢測和保護，可對帶式輸送機處的堆料、跑偏、溫度過高、縱撕等情況進行保護。對于電機的速度控制，可以按照負載的大小來對帶式輸送機的實際運行速度進行確定，還有就是拖動電機的控制方式，可以滿足整個系統(tǒng)聯(lián)動，確保煤流正常啟停。

4 技術(shù)經(jīng)濟效益

通過對地面轉(zhuǎn)運皮帶輸煤系統(tǒng)智能化電控設(shè)計，最大化的提高機械和電氣設(shè)備的利用率，高質(zhì)量的提高安全生產(chǎn)和管理水平，實現(xiàn)了對地面轉(zhuǎn)運皮帶輸煤系統(tǒng)進行集中控制、統(tǒng)一管理，不僅響應(yīng)國家提出的節(jié)能增效的煤礦生產(chǎn)目標，更能提高礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)效率、安全性、可靠性，實現(xiàn)減人增效、節(jié)本降耗，經(jīng)我單位某礦大概計算，每月可省材料、人工、管理、設(shè)備維修等費用約16萬元。

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