王 洲

（山西省長(zhǎng)治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司， 山西 長(zhǎng)治 047100）

1 帶式輸送機(jī)參數(shù)及控制系統(tǒng)

1.1 輸送機(jī)參數(shù)

某煤礦越野式帶式輸送機(jī)由三部分皮帶搭接而成，分別是1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)帶式輸送機(jī)，帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力為980 t/h，運(yùn)輸距離為4 002.5m，帶寬為1m，輸送機(jī)提升高度為-130.5m，電動(dòng)機(jī)功率為315 kW。所使用的越野式帶式輸送機(jī)為大傾角帶式輸送機(jī)，為了保證運(yùn)輸系統(tǒng)的安全可靠，防止在煤炭運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中出現(xiàn)飛車等故事，降低設(shè)備啟動(dòng)時(shí)對(duì)機(jī)械設(shè)備及電力系統(tǒng)的沖擊，使用英威滕智能型中文電機(jī)軟啟動(dòng)器和鉗盤式安全制動(dòng)器，型號(hào)分別為YVT900、ST2SH，電機(jī)電壓為 660V、1 140 V。

1.2 集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

隨著科技的發(fā)展，大傾角、大功率、長(zhǎng)距離的帶式輸送機(jī)控制也越來(lái)越智能化、維護(hù)更加簡(jiǎn)單、管理更加方便。

該煤礦帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)主要由操作臺(tái)、工業(yè)計(jì)算機(jī)、機(jī)頭、機(jī)尾PLC控制箱、液晶顯示屏、沿途通信柜等設(shè)備組成?？删幊炭刂破鞯暮诵牧慵闅W姆龍公司生產(chǎn)的CJ1M-CPU-13-ETN型設(shè)備[1-2]，點(diǎn)數(shù)為640個(gè)，程序容量為20 K，可以對(duì)3條帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)系統(tǒng)控制，通信柜的的型號(hào)為DM500S，主要的功能是采集帶式輸送機(jī)的控制電鈴和保護(hù)信號(hào)。此系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)帶式輸送機(jī)的自動(dòng)化和智能化管理，監(jiān)控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。

沿著帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸方向設(shè)置5個(gè)通信柜，對(duì)帶式輸送機(jī)負(fù)責(zé)沿停保護(hù)、跑偏保護(hù)信號(hào)的采集和照明控制信號(hào)、電鈴信號(hào)、通風(fēng)機(jī)信號(hào)的輸出。通信柜內(nèi)置的DM500S模塊，可以根據(jù)用戶的實(shí)際需要，進(jìn)行拓展信號(hào)的輸入、輸出工作。

1.3 集中控制系統(tǒng)流程

下運(yùn)型膠帶輸送機(jī)在啟動(dòng)的過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)小載荷啟動(dòng)、空載啟動(dòng)和重載啟動(dòng)等很多情況，在輸送機(jī)啟動(dòng)前判斷輸送機(jī)的負(fù)載情況，根據(jù)負(fù)載情況判斷輸送機(jī)的啟動(dòng)方式是保證輸送機(jī)正常工作的前提。在如圖2所示的大平煤礦輸送系統(tǒng)中，1號(hào)膠帶輸送機(jī)與出料輸送帶和破碎輸送帶相連，2號(hào)輸送帶與1號(hào)和3號(hào)輸送帶相連，3號(hào)輸送帶主要負(fù)責(zé)卸料工作。通過(guò)opexa-fa型速度傳感器測(cè)量帶式輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，使用電流變速器測(cè)量輸送機(jī)工作時(shí)的電流。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

圖2 控制界面

當(dāng)設(shè)備通電后，先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作，同時(shí)將變頻的頻率清零[3]，為輸送機(jī)開機(jī)做準(zhǔn)備，待可編程控制器接收到了開機(jī)命令之后，先對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行檢查，查看是否符合開機(jī)條件，檢查范圍包括：利用沿線布置的通信柜和跑偏開關(guān)對(duì)皮帶檢查，利用尾停保護(hù)檢測(cè)機(jī)尾處是否有工作人員進(jìn)行機(jī)尾維護(hù)，當(dāng)各項(xiàng)都滿足要求之后，方可開機(jī)。如果系統(tǒng)界面出現(xiàn)拒絕開機(jī)的提示，工作人員將界面切換到警報(bào)窗口，排除故障后再開機(jī)。

在啟動(dòng)過(guò)程中為了安全，首先啟動(dòng)3號(hào)皮帶，然后啟動(dòng)2號(hào)皮帶，最后啟動(dòng)1號(hào)皮帶，對(duì)各系統(tǒng)進(jìn)行連鎖控制，只有當(dāng)3號(hào)皮帶啟動(dòng)之后，2號(hào)皮帶才可以啟動(dòng)。液體黏性摩擦片的啟動(dòng)過(guò)程中可以分為：摩擦片預(yù)壓縮、可控結(jié)合及閉鎖三個(gè)部分。通過(guò)調(diào)整控制油壓力的大小來(lái)改變摩擦片的分合，變頻電動(dòng)機(jī)可驅(qū)動(dòng)控制油泵，調(diào)節(jié)變頻電動(dòng)機(jī)的頻率來(lái)改變驅(qū)動(dòng)油泵的工作狀態(tài)。在啟動(dòng)時(shí)，變頻電動(dòng)機(jī)的工作頻率慢慢增加，控制油的壓力慢慢增長(zhǎng)，黏性軟啟動(dòng)的摩擦片黏合，機(jī)器實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。軟啟動(dòng)可以增加電機(jī)的使用壽命，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)空載啟動(dòng)，減少對(duì)其他設(shè)備的機(jī)械性沖擊，軟啟動(dòng)時(shí)，帶式輸送機(jī)的速度變化如圖3所示。

圖3 帶式輸送機(jī)軟啟動(dòng)速度變化

2 控制系統(tǒng)硬件及功能

2.1 硬件組成

PLC芯片集成了CPU、ROM、RAM、輸入輸出電路[4]，PLC負(fù)責(zé)輸入和輸出信號(hào)之間的轉(zhuǎn)化，為了方便集中管理，通信模塊的連接方式為串行，選擇的收發(fā)芯片為MAX225。在PLC輸入和輸出的位置都安裝光電隔離電路，降低外部設(shè)備對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊憽?/p>

2.2 模擬顯示

在操作臺(tái)上安裝尺寸為800mm×600mm的模擬盤[5]，使用發(fā)光管組成的流動(dòng)顯示器可以模擬皮帶的工作狀況，流動(dòng)光帶的方向和皮帶的運(yùn)動(dòng)方向一致。操作人員只需在模擬臺(tái)上就能掌握對(duì)皮帶的運(yùn)轉(zhuǎn)方向。

2.3 故障顯示

皮帶在運(yùn)輸過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)各種故障[6]。事先對(duì)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行編號(hào)，在模擬臺(tái)的左上角安裝了小型數(shù)碼管，可以顯示出編號(hào)，如果皮帶正常運(yùn)轉(zhuǎn)，則數(shù)碼管顯示的數(shù)字為“0”，故障及編號(hào)說(shuō)明如表1所示。

表1 故障說(shuō)明表

2.4 停電保護(hù)

系統(tǒng)停電后，所有的接點(diǎn)都會(huì)復(fù)位，來(lái)電后系統(tǒng)不會(huì)自行啟動(dòng)，但是模擬盤會(huì)閃爍黃色燈光。操作人員重新按下啟動(dòng)按鈕之后，系統(tǒng)才會(huì)正常運(yùn)動(dòng)，并會(huì)對(duì)停電前的信息自動(dòng)保存。

2.5 故障報(bào)警

將電笛安裝在操作臺(tái)的下方，如果皮帶工作過(guò)程中出現(xiàn)任何故障，都會(huì)觸發(fā)電笛，發(fā)出警報(bào)，提醒相關(guān)人員處理。工作人員發(fā)現(xiàn)后按下停止按鈕，電笛變停止報(bào)警，并對(duì)故障進(jìn)行存儲(chǔ)，如果帶式輸送機(jī)同時(shí)出現(xiàn)多種故障，將會(huì)在數(shù)碼管上交替顯示故障編號(hào)，工作人員可根據(jù)顯示的編號(hào)，迅速查明具體故障。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

該煤礦應(yīng)用此系統(tǒng)對(duì)帶式輸送機(jī)進(jìn)行管理，應(yīng)用此系統(tǒng)半年內(nèi)，一共出現(xiàn)過(guò)3次帶式輸送機(jī)跑偏事故。每次出現(xiàn)跑偏時(shí)，控制系統(tǒng)都立即發(fā)出警報(bào)，工作人員通過(guò)控制系統(tǒng)，將跑偏的皮帶重新調(diào)好，讓皮帶重新正常運(yùn)轉(zhuǎn)，證明了控制技術(shù)的可靠性。

4 結(jié)論

帶式輸送機(jī)作為井下重要的運(yùn)輸工具，工作狀態(tài)可以直接影響到礦井的產(chǎn)量。因此，基于PLC開發(fā)出一套帶式輸送機(jī)管理系統(tǒng)，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。引入該系統(tǒng)之后，該礦帶式輸送機(jī)管理效率有了明顯提升，同時(shí)降低了設(shè)備的故障率。