武杰杰

（華陽(yáng)新材料科技集團(tuán)公司，山西 陽(yáng)泉 045000）

引言

隨著帶式輸送機(jī)系統(tǒng)逐漸朝著長(zhǎng)距離、高帶速方向發(fā)展，對(duì)輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性提出了更高的需求。受井下綜采作業(yè)不穩(wěn)定性的影響，輸送機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)空載高速、低載高速的情況，不僅造成了巨大的電能浪費(fèi)而且也嚴(yán)重影響了輸送機(jī)的使用壽命。同時(shí)由于目前的輸送機(jī)控制系統(tǒng)缺少對(duì)輸送帶運(yùn)行狀態(tài)的判斷邏輯，導(dǎo)致輸送機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)打滑、跑偏、撒料等，對(duì)輸送機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成了較大的影響。由此，提出了一種帶式輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)并展開(kāi)分析。

1 智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)帶式輸送機(jī)運(yùn)行控制需求，該輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)主要包括上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊、PLC 控制中心、輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊、輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整模塊，其整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示[1]。

圖1 智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊是該智能控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，主要包括輸送機(jī)煤量監(jiān)測(cè)、輸送帶帶速監(jiān)測(cè)、輸送帶運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)等，各類傳感器將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)，然后通過(guò)數(shù)據(jù)CAN 數(shù)據(jù)總線傳遞到PLC 控制中心，在此處系統(tǒng)對(duì)所有數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合分析，確定當(dāng)前煤量和帶速的匹配情況及輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)情況，一方面將分析結(jié)果傳遞到上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊，以線性圖表的形式顯示在控制終端，便于監(jiān)測(cè)人員及時(shí)掌握輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，另一方面系統(tǒng)將根據(jù)分析結(jié)果控制調(diào)整輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，使其滿足經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和穩(wěn)定運(yùn)行的需求。

該控制系統(tǒng)采用了模塊化組合的結(jié)構(gòu)，各個(gè)模塊之間利用RS485 通信協(xié)議連接[2]，能夠進(jìn)行快速的拓展，便于根據(jù)實(shí)際控制需求來(lái)調(diào)整模塊類別，滿足不同的控制需求。

2 智能控制系統(tǒng)功能

2.1 負(fù)載-帶速匹配控制功能

在該智能控制系統(tǒng)中，輸送機(jī)的負(fù)載-帶速匹配控制，是指提前對(duì)輸送機(jī)不同負(fù)載下的最佳帶速進(jìn)行匹配，將其設(shè)定為相應(yīng)的控制邏輯，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)并確認(rèn)輸送帶上的煤量后，自動(dòng)調(diào)取匹配上相應(yīng)的帶速，將理論帶速和目前的實(shí)際運(yùn)行帶速進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)差值情況輸出調(diào)節(jié)信號(hào)，控制變頻器改變輸出的電流信號(hào)值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送帶運(yùn)行帶速的調(diào)整，輸送機(jī)系統(tǒng)的負(fù)載-帶速匹配控制邏輯如圖2 所示[3]。

圖2 負(fù)載-帶速匹配控制邏輯

由圖2 可知，該負(fù)載、帶速匹配系統(tǒng)，以輸送機(jī)皮帶的載重量和煤倉(cāng)煤位Q 為輸入量控制信號(hào)，然后將輸送帶在運(yùn)行過(guò)程中的載重變化率和給煤量變化率作為中間控制變量，同時(shí)利用在落料點(diǎn)設(shè)置的皮帶秤來(lái)對(duì)煤炭的落料情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，最終通過(guò)綜合分析確定輸送帶上的煤炭的量，避免因輸送帶波動(dòng)或者落料沖擊導(dǎo)致監(jiān)測(cè)偏差，影響輸送帶調(diào)速系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.2 輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整功能

由于煤礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜，輸送機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)皮帶打滑、輸送帶跑偏等情況，目前多采用人工進(jìn)行沿線巡查的方式，發(fā)現(xiàn)故障后再由人工調(diào)整輸送帶的運(yùn)行狀態(tài)，但該方案效率極低、人員每日的工作量極大，完全無(wú)法滿足井下綜采作業(yè)無(wú)人化的發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)輸送帶常見(jiàn)故障的分析，篩選出了影響輸送帶運(yùn)行穩(wěn)定性的因素和處理方案，以此為基礎(chǔ)，建立了輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整系統(tǒng)，其調(diào)整邏輯如圖3 所示[4]。

圖3 輸送狀態(tài)調(diào)整邏輯圖

由圖3 可知，首先將各類傳感器設(shè)備分別布置在輸送帶的指定位置，當(dāng)輸送帶運(yùn)行時(shí)，溫度傳感器和多煙霧傳感器對(duì)輸送帶是否打滑進(jìn)行判斷，因?yàn)檩斔蛶б坏┐蚧瑢⒛Σ辽鸁岵a(chǎn)生煙霧，傳感器通過(guò)多監(jiān)測(cè)區(qū)域輸送帶溫度和煙霧情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)即可判斷是否發(fā)生了打滑。通過(guò)在輸送帶托輥兩側(cè)增加紅外線光柵即可對(duì)輸送帶運(yùn)行時(shí)的偏位量進(jìn)行測(cè)量。對(duì)輸送帶運(yùn)行時(shí)的帶速則通過(guò)多帶速傳感器對(duì)輸送機(jī)系統(tǒng)不同位置的帶速進(jìn)行測(cè)量。對(duì)輸送帶撕裂的測(cè)量則主要是通過(guò)在輸送帶上設(shè)置張力傳感器，通過(guò)張力變化來(lái)判斷是否出現(xiàn)了撕裂。

監(jiān)測(cè)傳感器將監(jiān)測(cè)結(jié)果傳輸給控制中心，控制中心結(jié)合正常輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)最終結(jié)果進(jìn)行判斷，若出現(xiàn)異常，系統(tǒng)自動(dòng)匹配異常出處理方案，通過(guò)調(diào)整張緊力或者運(yùn)行帶速來(lái)對(duì)輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，滿足輸送機(jī)運(yùn)行安全性的需求。

3 結(jié)論

1）輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)主要包括上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊、PLC 控制中心、輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊、輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整模塊，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拓展性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；

2）該負(fù)載、帶速匹配系統(tǒng)，以輸送機(jī)皮帶的載重量和煤倉(cāng)煤位Q 為輸入量控制信號(hào)，能夠根據(jù)輸送帶上的煤量及時(shí)對(duì)輸送帶帶速進(jìn)行調(diào)整，滿足運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的需求；

3）輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整系統(tǒng)，能夠及時(shí)對(duì)輸送帶的運(yùn)行偏差進(jìn)行糾正，提高運(yùn)行穩(wěn)定性。