吳利群

（陽煤集團新景公司調度室， 山西 陽泉 045400）

引言

為了實現(xiàn)開采后的煤炭運輸快速、安全、高效，要求輸送機設備擁有裝載量大、遠距離、高運速的特點。PLC自動化控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)帶式輸送機在井下惡劣的工作環(huán)境中，有效對輸送機運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控[1-2]，確保輸送機在運載負荷與運行速度達到最佳狀態(tài)，保證井下煤炭正常生產。

1 輸送機工作原理

帶式輸送機由膠帶機的結構形式及使用條件等特征可分為不同類型。帶式輸送機是由撓性輸送帶作為物料承載件和牽引件的連續(xù)輸送設備。輸送帶既是牽引機構又是承載機構，用旋轉的托輥支撐，運行阻力較小。主動滾筒在電動機驅動下旋轉，通過主動滾筒與輸送帶之間的摩擦力帶動帶及帶上的貨載一同連續(xù)運行，當貨載運到端部后，由于輸送帶換向而卸載。利用專門的卸載裝置也可以在中部任意卸載。具體結構如圖1所示。

2 自動化調節(jié)系統(tǒng)硬件組成

控制裝置、執(zhí)行電機、變頻器和負載電流檢測等幾部分構成帶式輸送機的自動化調節(jié)系統(tǒng)，結構如圖2所示。

1）控制裝置為研華UNO-2172-C22E可編程控制器。保持整體連線（主要是輸入輸出接口與現(xiàn)場總線）的通訊暢通，以便實時把控帶式輸送機的啟動開車預警、停車、常規(guī)保護、故障類別指示功能。變頻器為4臺昇森1-90kW變頻器變頻調速裝置。其主要作用是通過控制交流電動機的驅動，從而達到電動機的軟啟動、軟停車。

2）交流電機4臺（4×250 kW）。利用A/D模塊搜集帶式輸送機的交流信號，傳輸?shù)絇LC，軟件分析過后，計算輸送機的負荷情況，將控制信號輸出到D/A模塊，修正帶式輸送機的運轉速度，確保輸送機運轉處于最佳狀態(tài)。

圖1 帶式輸送機結構圖

圖2 自動化調節(jié)系統(tǒng)結構圖

3 PLC控制系統(tǒng)設計

D/A、A/D轉換器和PLC共同組成了輸送機自動反饋系統(tǒng)的控制裝置，PLC是專門針對工業(yè)應用設計的裝置，控制著整個系統(tǒng)，主要用于輸入輸出之間的邏輯轉換。下頁圖3為PLC控制系統(tǒng)軟件的流程圖。

1-90kW變頻器采用就地和遠程兩種控制方式，而且可以互相切換，兩種控制方式都可以判斷系統(tǒng)是否處于正常運轉狀態(tài)。當系統(tǒng)出現(xiàn)非正常狀態(tài)時，變頻器將信號輸出給控制器，控制器進而輸出相應的應急信號。

4 現(xiàn)場試驗

將此系統(tǒng)應用于某煤礦的730/1號、730/2號帶式輸送機進行工程試驗。該礦煤層厚度平均為10.01m，傾角為4°，采用綜合放頂煤法采煤。該礦井西部為煤炭鐵路集運站，距該站距離為8 km，東部為井坪鎮(zhèn)，南部為太原市，北側為大同市，鐵路公路貫通，運輸方便，交通便利。

4.1 帶式輸送機參數(shù)說明

730/1號帶式輸送機型號為SJ-44SDJ-44，運煤量為850 t/h，輸送帶長度為600 m，坡度為7°，采用660 V的額定電壓，230 A的額定電流，電機型號為S200L-2。730/2號帶式輸送機的型號為STJ-120×2 200，運煤量 1 200 t/h，帶長 600 m，坡度為 8°，相應的輸送量額定電壓、額定電流為660 V、230 A，電機型號為S300L-2。

圖3 PLC控制系統(tǒng)軟件流程圖

4.2 試驗主要控制因素

試驗內容主要包括：電動機在運轉過程中載荷與電流的關系；電動機控制頻率對運轉速度的影響；根據以上的試驗結果，現(xiàn)場通過控制輸送機自動化調節(jié)系統(tǒng)，實現(xiàn)帶式輸送機的啟動和停車，再以實際操作結果為依據，驗證自動化調節(jié)系統(tǒng)對帶式輸送機控制的精確度與靈活性。

4.3 試驗控制系統(tǒng)相關參數(shù)設置

根據以往經驗，把變頻器上控制輸出速度的設備運行頻率穩(wěn)定在0～60 Hz以內；控制系統(tǒng)里負責開始和停止的電動機時間上限為18 s，而且相應的配備對過大電流、電壓不足、設備漏電、載荷過重、電壓過大等危險因素的隱患排除功能。具體實驗內容是獲取750生產線1號和2號帶式輸送機的電流信號，以此為根據來判定帶式輸送機的運轉狀態(tài)，根據輸送機的運轉狀態(tài)，相應地改變輸送機的運行速度。帶式輸送機發(fā)出的電流信號、獲取電流信號的時間段，有利于系統(tǒng)靈敏度的調節(jié)與控制。

4.4 驗證結果分析

通過將此PLC控制系統(tǒng)安裝在帶式輸送機控制器上，結果表明，考核的輸送機控制頻率、運轉速度、載荷與電流等參數(shù)均處于安全域內。具體參數(shù)表現(xiàn)如下：輸送機載荷與皮帶張力在正常運轉時相對摩擦力保持在一定范圍內，避免產生打滑。PLC控制系統(tǒng)將啟車拉緊信號、停車信號輸出給液壓拉緊裝置，液壓拉緊裝置將信息反饋回預張緊信號、張緊正常信號、張緊故障信號等。如果張緊沒有達到正常狀態(tài)，控制系統(tǒng)會自動發(fā)出停機信號并報告故障，以免輸送帶過度損耗。PLC控制系統(tǒng)的應用增加了帶式輸送機運轉的安全性與穩(wěn)定性，降低帶式輸送機啟車時對其他電氣設備的干擾，延長了輸送機的使用時間，極大地增長了生產效率。

5 結論

帶式輸送機自動化調節(jié)系統(tǒng)在某礦現(xiàn)場應用后取得良好的效果。它的主要功能為實時獲取現(xiàn)場數(shù)據信息、監(jiān)測輸送機運行狀態(tài)、分析自動化故障、報告運行參數(shù)以及數(shù)據庫多項操作和報警提示等。根據輸送機反饋信號來針對性地加快或者減緩輸送機運轉速度，實現(xiàn)速度與載荷的最佳配合。