智能化電控技術在地面轉運皮帶輸煤系統上的設計和應用

谷成林 向道輝 鮑志強

摘 要：為了響應國家號召，實現節能降耗和機械化增效、自動化減人，同時隨著煤礦效益降低和材料、人力成本的上升，倒閉煤礦企業壓縮生產成本、減人增效，積極進行皮帶輸煤系統的智能化自動化設計和改造。

本文以我單位某礦地面轉運皮帶輸煤系統為背景，設計出了以PLC技術為核心的智能化電控系統，提高了地面轉運皮帶輸煤系統的監測和自動化控制水平。

關鍵詞：轉運皮帶；輸煤系統；節能降耗；智能化；電控技術；PLC

1 問題的提出

我單位某礦地面轉運皮帶輸煤系統設計有5條輸煤皮帶，集中控制系統的基本控制任務是對輸煤系統中的原煤篩、原煤短皮帶、選矸皮帶、炭塊長皮帶、面煤長皮帶、分倉皮帶實施監視和控制，通過主控室的監控系統控制和保護設備。因時間、現場狀況、維護能力、維護條件，導致原始的系統存在性能逐年降低，故障率增加，設備維修難度大，中控效率低。整個系統穩定性較差。

近幾年隨著電力電子技術、微電子技術、控制技術、網絡化技術的高速發展，結合防爆電控技術的發展，采用工業計算機監控技術，對整個系統進行管理和顯示，應用PLC控制技術對各個設備進行數據采集和控制，采用視頻監控技術對各個設備的運行狀況監測。從而實現生產集中協調控制和節能的有力手段。

2 地面轉運皮帶輸煤系統智能化電控系統的設計

利用先進的PLC控制技術對對變頻調速、起停控制和安全保護等功能進行集中的控制，這主要是通過借助單一的膠帶輸送機來進行實現的，這種高效可靠的檢測和保護裝置，可以提升工作效益和安全性能，此外，還可以實現順/逆煤流起停、煤倉閉鎖等功能的智能聯動控制，這主要在多條膠帶輸送機之間來實現，還可以利用語音系統和監控系統來達到膠帶輸送機的遠程控制，從而提高企業的工作效益，實現節能降耗和減員提效的效益。

2.1 設計依據

①設計方案根據礦方提出技術要求作出。②系統設備符合礦生產環境條件，并符合《煤礦安全規程》有關要求。控制系統中相關設備具有國家煤礦質量“MA”標志和煤礦防爆“EX”標志。

2.2 設計原則

①地面控制中心，井上、下監控分站和保護系統構成了整個的控制系統。②減少了就地事故安全隱患的發生，有利于充分發揮日常的工作效率，減少各個設備間的脫節，從而實現無人操作，提高工作效率。③該系統主要使用的是分布式控制系統，具有信息共享的功能，有利于實現生產效率和指揮效率的提高，最終達到工作效益的提高。④實現井下皮帶機、給煤機和煤倉煤位的控制信號傳輸。⑤充分滿足現場運行和檢修要求。⑥保證整個系統運行可靠、故障率低、維護方便和修改靈活。⑦系統具有靈活和可靠的控制功能，簡單實用，易于掌握，人機界面友好。⑧系統具有自診斷功能，報警時可以語音、圖像顯示等功能實現。⑨系統具有實時數據采集、處理及多種顯示功能。⑩系統結構合理，便于系統的擴展。

2.3 智能化電控系統的總體設計

該系統使用的是PLC+人機界面控制技術及遠程監控技術，實現皮帶運輸系統的安全、節能、無人值守的運行。

系統結構主要包括：電控部分、PLC控制部分、監測保護傳感器和監控系統部分。

配置5臺PLC控制柜（配置智能網絡連接裝置）、1面礦用一般型PLC控制集中操作臺、1臺監控計算機并裝有組態界面，PLC控制柜留有以太網環網接口。

基于現有為皮帶系統各類保護傳感器器件，包括跑偏、拉線、溫度、煙霧、堆煤、打滑、縱撕、張力等，接入系統實現保護功能。

設計一套PLC集中控制系統，實現對每條皮帶的自動操作和故障報警等功能，與傳感器、PLC控制柜工業以太網通訊。

配置一套聲光報警的信號系統及直通電話。

PLC與變頻器、軟啟動、保護傳感器采用現場硬接點控制，PLC之間采用工業以太網環網通訊。

為皮帶運輸設計監控系統，實現對皮帶運行的實時監控和分類數據的存儲記錄，并能生產各類表格和報表，并能實現遠程操作。

3 智能化電控系統的設計達到的功能

對于智能化電控系統的設計可以達到變頻器的故障檢測、皮帶故障的檢測和保護以及電機的速度控制，首先，對于變頻器的故障檢測，其具有單元過電壓、過電流、過熱、變頻器過載、及對隔離變壓器各種保護等功能。此外，對于皮帶故障檢測和保護，可對帶式輸送機處的堆料、跑偏、溫度過高、縱撕等情況進行保護。對于電機的速度控制，可以按照負載的大小來對帶式輸送機的實際運行速度進行確定，還有就是拖動電機的控制方式，可以滿足整個系統聯動，確保煤流正常啟停。

4 技術經濟效益

通過對地面轉運皮帶輸煤系統智能化電控設計，最大化的提高機械和電氣設備的利用率，高質量的提高安全生產和管理水平，實現了對地面轉運皮帶輸煤系統進行集中控制、統一管理，不僅響應國家提出的節能增效的煤礦生產目標，更能提高礦井生產系統的生產效率、安全性、可靠性，實現減人增效、節本降耗，經我單位某礦大概計算，每月可省材料、人工、管理、設備維修等費用約16萬元。

參考文獻：

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