基于煤礦膠帶輸送機PLC控制系統(tǒng)探討

潘成帝　劉潺潺　秦宇

摘 要：長期以來我國的煤礦企業(yè)進行運輸?shù)脑O(shè)備采用的都是繼電器-接觸器控制系統(tǒng)，其在運輸?shù)男始鞍踩陨陷^差，而利用PLC作為煤礦傳輸機輸送系統(tǒng)的控制中心，不僅可以滿足不同的需求，而且有效的提高了系統(tǒng)的可靠性和工作效率，并為生產(chǎn)和調(diào)度管理提供了非常大的便利性，對于礦井生產(chǎn)現(xiàn)場的需求能夠進行有效的滿足。

關(guān)鍵詞：煤礦；PLC系統(tǒng)；膠帶式輸送機；集中控制系統(tǒng)

1 系統(tǒng)需求

目前在煤礦企業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，其運輸設(shè)備都常都是由帶式輸送機、刮板輸送機和轉(zhuǎn)載輸送機組成，這些設(shè)備運行的高效性和安全性，直接關(guān)系到礦井能否正常生產(chǎn)，對礦井的產(chǎn)量具有較大的影響。長期以來在我國礦井的傳輸帶傳送方式中，其控制都是由繼電控制系統(tǒng)來完成的，這種系統(tǒng)需要每條輸送帶獨立進行開停控制，控制靈活度較低，而且系統(tǒng)較為分散。由于在實際生產(chǎn)中，每條輸送帶的配置都有所不同，控制系統(tǒng)又是由人工來進行操作的，不僅操作人員具有較大的勞動強度，而且在操作過程中也極易導(dǎo)致誤操作的發(fā)生，從而導(dǎo)致設(shè)備損壞，甚至發(fā)生人員傷亡的事件，使煤礦受到嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。而帶式輸送機利用集中控制有效的規(guī)避了傳統(tǒng)運輸設(shè)備所存在的弊端。其不僅運行上更高效和安全，其不僅有獨立的控制分系統(tǒng)，而且還具有主控機，可以充分的實現(xiàn)控制和指揮協(xié)調(diào)作用，其控制模式不僅包括地面控制，而且還有井下監(jiān)控，所以其更具安全性。

2 PLC系統(tǒng)的主要功能

2.1 信息實現(xiàn)有效的傳遞

利用PLC系統(tǒng)，可能使巡檢人員在工作中及時與沿線人員進行通話聯(lián)系，使信息及時進行傳遞，給檢修工作帶來較大的便利性。系統(tǒng)帶有速度、過流的模擬量檢測。

2.2 能夠?qū)崟r了解到輸送機的具體工況

PLC系統(tǒng)利用電腦屏幕可以將每臺設(shè)備的運行的情況準(zhǔn)確的反映出來，同時還可以對膠帶輸送機的故障類型、故障發(fā)生時間及故障位置等進行體現(xiàn)，同時系統(tǒng)還具有較強的存儲功能，可能對運行過程中的數(shù)據(jù)保留一年，這樣工作人員可以很方便的查找到所需要的記錄和相關(guān)歷史數(shù)據(jù)。

2.3 及時對故障進行報警

當(dāng)PLC系統(tǒng)運行時發(fā)生故障時，系統(tǒng)會對故障進行屏蔽，從而使設(shè)備的參數(shù)能夠及時進行調(diào)整，確保設(shè)備能夠在最短時間內(nèi)恢復(fù)正常運行狀態(tài)。而當(dāng)系統(tǒng)的掃描儀及適配器發(fā)生故障時，由于網(wǎng)絡(luò)的通訊情況會受到影響，系統(tǒng)以此會較快的判斷出故障的情況，發(fā)出報警。而當(dāng)I/O模塊有故障發(fā)生時，則CPU則會能冠軍該模塊的狀態(tài)位來對故障進行及時偵測，從而發(fā)出報警。而在傳感器和信號線斷線時，則PLC會通過測量值來對故障進行判斷，從而發(fā)生報警。

2.4 實現(xiàn)對輸送機的保護

PLC系統(tǒng)在輸送機上的應(yīng)用，有效的保護了輸送機運行中的安全性，其通過在給煤點設(shè)置堆煤保護和縱向撕裂保護來避免膠帶機發(fā)生嚴(yán)重的事故。同時為了避免輸送過程中發(fā)生跑偏的情況，而在膠帶機每隔一百米的地方則進行一對跑偏開關(guān)的設(shè)置，一級用于故障報警，二級則用于故障停車時使用。而為了能夠在發(fā)生緊急情況下進行及時停車，則每隔一百米即設(shè)置了拉線開關(guān)，不僅可以有效的保證設(shè)備，同時也確保了人身的安全。同時為了防止堆煤事故的發(fā)生，則在機頭部位設(shè)置了堆煤傳感器。而為了避免巷道發(fā)生火災(zāi)，則安裝了煙霧傳感器。膠帶機的主滾筒，由于在不停的運轉(zhuǎn)過程中溫度極易升高，所以通過溫度傳感器的設(shè)備，有效的實現(xiàn)了對滾筒溫度的檢測，一旦出現(xiàn)超溫情況發(fā)生時，則利用自動撒水裝置來進行灑水降溫，從而保證主滾筒運行的安全性。

3 PLC集中控制系統(tǒng)的工作原理及控制方式

3.1 系統(tǒng)的工作原理

采用PLC作為控制中心，采用串行通信方式實時監(jiān)測拉繩、跑偏、溫度、煙霧、開停、速度、堆煤、灑水、電流、電壓、物料等傳感器的檢測的信號及執(zhí)行設(shè)備的狀態(tài)信號。操作人員在地面監(jiān)控室通過計算機控制井下各膠帶輸送機及給煤機的順序啟、停控制，實現(xiàn)集中自動控制。

3.2 控制方式介紹

（1）地面集控。地面集控分為地面遠控集中控制和地面自動集中控制，在每部膠帶輸送機機頭安設(shè)了膠帶輸送機集控操作臺，當(dāng)該操作臺的遠程/就地顯示遠程時表明此時操作人員在操作室可直接通過鍵盤或鼠標(biāo)點擊就可以完成對該膠帶輸送機的地面遠程啟動操作，當(dāng)?shù)孛婕厝藛T點擊該膠帶輸送機啟動字樣時該膠帶輸送機就會啟動。如此可以同樣的操作完成對任何一部膠帶輸送機的遠程啟動。

（2）人工就地控制。井下操作司機、檢修人員可分別在各條膠帶輸送機機頭及其它設(shè)備機頭控制該設(shè)備的啟停。當(dāng)該膠帶輸送機集控分站的遠程/就地按鈕顯示就地時，此時地面集控室操作人員不能完成對該膠帶輸送機的遠程操作；若要對其操作只能由司機親自去膠帶輸送機現(xiàn)場去按啟動按鈕方可啟動該膠帶輸送機。該按鈕在點動膠帶輸送機或檢修膠帶輸送機時適用。

3.3 PLC集中控制系統(tǒng)工作流程

系統(tǒng)開機以后，首先檢測工作狀態(tài)選擇按鈕，若處于工作方式，則進行正常的運行；若處于檢修或事故狀態(tài)，其一，首先轉(zhuǎn)入相應(yīng)檢查方式控制功能塊，再轉(zhuǎn)入故障診斷；其二，轉(zhuǎn)入就地方式，再轉(zhuǎn)入就地方式控制塊/集中控制方式控制塊，同樣轉(zhuǎn)入故障診斷。任何情況，急停按鈕均可停止全部設(shè)備，以備突發(fā)事故時使用，以保證PLC集中控制的膠帶運輸機的安全運行。

4 膠帶輸送機集中控制系統(tǒng)的干擾源及其解決措施

4.1 主要干擾源

（1）電源線引入干擾。PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。當(dāng)電網(wǎng)上的大型電力設(shè)備啟停時會引起電網(wǎng)電壓的波動，從而產(chǎn)生諧波，造成PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

（2）信號線引入干擾。信號線干擾信號主要通過兩種途徑傳輸?shù)絇LC控制系統(tǒng)，一是通過變壓器供電電源或公用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視；二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動和死機。

（3）接地干擾。PLC應(yīng)用系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統(tǒng)混亂會引起各個接地點電位分布不均，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。

4.2 抗干擾措施

（1）抗供電電源干擾。一是采用專用電源，與大的用電設(shè)備分開，避免大用電設(shè)備啟、停時對電源供電電壓的影響。二是控制的交流電源與PLC機之間采用雙屏蔽的隔離變壓器。三是在隔離變壓器和PLC之間加裝交流穩(wěn)壓器或交流低通濾波器，以濾除高頻脈沖，提高電源穩(wěn)定性，從而降低電網(wǎng)電壓波動對眥電源電壓的影響。

（2）抗輸入、輸出端的干擾。一是輸入端有感性負(fù)載時，為了防止反電動勢損壞模塊，可在交流信號輸入端并聯(lián)RC浪涌吸收器或壓敏電阻RV，在直流信號端并聯(lián)續(xù)流二極管VD或壓敏電阻RV或穩(wěn)壓二極管VS或RC浪涌吸收器等。二是PLC的輸出負(fù)載可能產(chǎn)生干擾，要采取相應(yīng)措施加以控制，控制器觸點開關(guān)量輸出的場合，應(yīng)采用輸出端抗干擾電路以減輕和消除干擾。

（3）接地系統(tǒng)抗干擾。PLC控制系統(tǒng)可以采用直接接地方式，而在接地時應(yīng)采用一點接地，要用較粗的接地線，這樣可以使各電路部件之間的電位差減少，降低地環(huán)流所帶來的干擾。

5 結(jié)束語

利用PLC集中控制系統(tǒng)來對井下的輸送機、給煤機和漏斗等設(shè)備來進行實時監(jiān)測，可能充分的確保膠帶運輸機運行的安全性和高效性，使自動化設(shè)備充分的發(fā)揮其高效的作用，有效的保證了煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)，對提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益具有極其重要的作用。

參考文獻

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