董秀峰

（陽(yáng)煤集團(tuán)基本建設(shè)工程管理部， 山西 陽(yáng)泉 045000）

1 五畝沖煤礦皮帶機(jī)缺點(diǎn)及改造意義

五畝沖煤礦皮帶機(jī)以往采用調(diào)壓器調(diào)節(jié)運(yùn)行速度，且采用了繼電器控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)需要較大的耗電量，且會(huì)頻繁發(fā)生事故問(wèn)題，增大了系統(tǒng)維護(hù)難度，具體輸送情況如圖1所示。同時(shí)，系統(tǒng)設(shè)備新舊不一，部分設(shè)備甚至無(wú)法滿足現(xiàn)代化的生產(chǎn)需求。

圖1 皮帶輸送機(jī)輸送示意圖

由此，企業(yè)對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)改造，在煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)中，PLC網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)獨(dú)立的PLC子系統(tǒng)組成，之間利用二芯電纜連接，形成了MPI網(wǎng)聊，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煤礦的實(shí)際運(yùn)輸情況，如圖2所示。

圖2 PLC系統(tǒng)組成示意圖

在實(shí)際控制過(guò)程中，PLC系統(tǒng)具備以下幾種功能：一是可以安全保護(hù)膠帶運(yùn)輸機(jī)，在發(fā)生急停、撕裂、煙霧、跑偏以及斷帶等問(wèn)題時(shí)可以及時(shí)停止運(yùn)輸，有效保護(hù)運(yùn)輸設(shè)備。二是在采用PLC控制技術(shù)后，皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)具備輔助設(shè)備的開(kāi)停功能。三是皮帶運(yùn)輸機(jī)可以拓展監(jiān)控，可以利用曲線、數(shù)值以及圖表等形式反映設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況。四是可以自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備故障問(wèn)題，且可以進(jìn)行沿線打點(diǎn)與語(yǔ)音報(bào)警。五是可以自由切換[1]。

2 應(yīng)用PLC技術(shù)對(duì)煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的控制改造

2.1 實(shí)現(xiàn)智能化控制改造

2.1.1 輸入采樣階段

在皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，為了滿足輸出與輸入點(diǎn)要求，應(yīng)采用ST2000型與PLC技術(shù)，ST2000型具備24個(gè)輸入點(diǎn)與16個(gè)輸出點(diǎn)。為了滿足設(shè)計(jì)需求，還應(yīng)增加數(shù)字量與模擬量輸入拓展模塊。礦井下的工作環(huán)境較為特殊，需要做好電器線路的保護(hù)工作，改變以往的無(wú)電位接點(diǎn)24路本安開(kāi)關(guān)量信號(hào)，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榉前矡o(wú)電位接點(diǎn)輸出信號(hào)，且將無(wú)電位接點(diǎn)6路非安開(kāi)關(guān)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楸景矡o(wú)電位接點(diǎn)輸出。同時(shí)，還應(yīng)為PLC輸入與輸出系統(tǒng)增加隔離設(shè)施，保持12路的隔離數(shù)。為了有效延長(zhǎng)PLC控制距離，擴(kuò)大PLC的輸出容量，應(yīng)使用隔離板與轉(zhuǎn)換板隔離、轉(zhuǎn)換以及放大信號(hào)，提高控制距離。在皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中采用PLC技術(shù)可以直接帶動(dòng)隔離電路，減少了中間運(yùn)行環(huán)節(jié)，即使外圍設(shè)備出現(xiàn)短路、竄入高壓等問(wèn)題也不會(huì)直接損壞PLC系統(tǒng)[2-3]。

2.1.2 用戶程序執(zhí)行階段

具體運(yùn)行期間，整個(gè)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)均采用PLC設(shè)定好的運(yùn)行程序，四臺(tái)啟動(dòng)柜將合閘命令發(fā)送給PLC控制柜的四個(gè)合閘中間繼電器，并在合閘回路串聯(lián)常開(kāi)回路。合閘后，斷路器輔助觸點(diǎn)會(huì)發(fā)送給PLC運(yùn)行返回的信號(hào)，在預(yù)定時(shí)間內(nèi)，PLC接收不到返回信號(hào)便會(huì)認(rèn)為啟動(dòng)故障。

2.1.3 輸出階段

改造期間采用PLC技術(shù)可以智能控制系統(tǒng)參數(shù)，并記憶皮帶運(yùn)輸期間出現(xiàn)的跑偏、打滑等問(wèn)題，發(fā)出語(yǔ)言故障的報(bào)警信號(hào)。在主運(yùn)輸皮帶智能控制過(guò)程中，PLC控制器采集所有的輸入信號(hào)，包括自動(dòng)反饋信號(hào)與起停信號(hào)，并控制所有的動(dòng)作器。在操作臺(tái)主屏顯示主電機(jī)的返回故障，利用電纜連接PLC柜、組合開(kāi)關(guān)以及拉緊裝置，控制剩余的輔助電機(jī)，在PLC柜接收到返回信號(hào)后，各臺(tái)配備各自分站，采集三相繞組溫度、主電機(jī)三相電流、前后軸溫度以及溫度返回等信號(hào)。起車前先預(yù)警，以檢測(cè)沿線皮帶保護(hù)系統(tǒng)。若保護(hù)正常則主電機(jī)會(huì)給皮帶返回信號(hào)，允許起車，否則不能起車。通過(guò)PLC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)，確保煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)改造工作的便捷性與高效性。

2.2 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化控制改造

煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)線路較長(zhǎng)且具備較多設(shè)備，系統(tǒng)改造期間有必要實(shí)現(xiàn)覆蓋全線的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，以便集中控制，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)將生產(chǎn)情況傳輸至各個(gè)中心站。實(shí)際改造過(guò)程中應(yīng)構(gòu)建監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)精簡(jiǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并節(jié)約布線工作量，實(shí)現(xiàn)集中控制。皮帶系統(tǒng)主要利用計(jì)算機(jī)與自動(dòng)控制技術(shù)構(gòu)建局部網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)總線以及以太網(wǎng)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)少量設(shè)備的近距離通信。煤礦開(kāi)采期間，企業(yè)應(yīng)結(jié)合井下的實(shí)際運(yùn)輸情況選擇上述三種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的合理組網(wǎng)形式。為了滿足現(xiàn)場(chǎng)的兼容性，方便與上層管理網(wǎng)進(jìn)行無(wú)縫連接，改造時(shí)應(yīng)采用現(xiàn)場(chǎng)總網(wǎng)與以太網(wǎng)融合組網(wǎng)形式，利用網(wǎng)絡(luò)直接將以太網(wǎng)通信服務(wù)器集成至皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)控制裝置中，并與上層管理網(wǎng)協(xié)議兼容，進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低系統(tǒng)控制成本，實(shí)現(xiàn)真正的“一網(wǎng)到底”。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)采用CAN總線，連接多臺(tái)監(jiān)控主機(jī)，并配置聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，確保監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)入以太網(wǎng)并由光纖傳輸至遠(yuǎn)端，且配套使用可視化監(jiān)控軟件，將數(shù)據(jù)傳輸、語(yǔ)音通話以及視頻監(jiān)控等功能融為一體。其中監(jiān)控主機(jī)采用高性能的微處理器，并外圍拓展多路模擬量、數(shù)字量通道，以完成皮帶的多重保護(hù)功能。期間，設(shè)計(jì)專門的通信接口電路、語(yǔ)音電路以及顯示電路，以使主機(jī)具備報(bào)警、通話以及聯(lián)網(wǎng)等功能[4]。除此之外，還應(yīng)選擇知名品牌的PLC模塊，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)情況靈活搭建監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，合理選擇CPU模塊、聯(lián)網(wǎng)模塊以及接口模塊，根據(jù)運(yùn)輸巷分布特點(diǎn)設(shè)計(jì)為一主站多分站的結(jié)構(gòu)。這樣便可以提升整個(gè)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的靈活性，可以通過(guò)語(yǔ)音通話以及視頻監(jiān)控功能，結(jié)合皮帶運(yùn)輸巷設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況，自由確定安裝位置、修改監(jiān)控程序，在降低煤礦采掘事故發(fā)生幾率的基礎(chǔ)上滿足采掘工作機(jī)的動(dòng)性需求。

3 皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)PLC的改造要求及實(shí)施效果

目前，在煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中應(yīng)采用性能較高的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)增加上位機(jī)的監(jiān)控功能，PLC技術(shù)可以將常用的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與接口標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行集成連接，有效搭配了組態(tài)軟件與通訊系統(tǒng)。同時(shí)，PLC系統(tǒng)的穩(wěn)定性較強(qiáng)，可以自由操作連接，為了增強(qiáng)其運(yùn)作靈活性，還應(yīng)有效修改監(jiān)控系統(tǒng)，使其更易與工業(yè)領(lǐng)域中的新技術(shù)進(jìn)行融合。

引入PLC技術(shù)的皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)維護(hù)更為便捷，系統(tǒng)可以連續(xù)檢測(cè)溫度、速度以及煤倉(cāng)煤位，實(shí)現(xiàn)了打滑、過(guò)速以及斷帶保護(hù)，且每個(gè)故障環(huán)節(jié)會(huì)在計(jì)算機(jī)上顯示報(bào)警，指出具體的故障位置。

4 結(jié)語(yǔ)

在皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中，設(shè)備種類較多，且運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，分布分散，對(duì)此，應(yīng)有針對(duì)性地進(jìn)行運(yùn)輸系統(tǒng)的改造。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，應(yīng)在煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)中引入PLC技術(shù)，從根本上提升運(yùn)輸系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。

[1]張偉.西門子PLC技術(shù)在煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2015（6）：45-46.

[2]王猛，楊朋飛.基于PLC的自動(dòng)控制于皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017（10）：78-79.

[3]王九洲.PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)及其在礦井皮帶運(yùn)輸中的應(yīng)用研究[J].科技視界，2015（6）：101-102.

[4]常春，劉鵬飛，幸奠軍.負(fù)載智能跟蹤監(jiān)控技術(shù)在皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].煤礦現(xiàn)代化，2013（6）：63-64.