自動化在礦井皮帶集控系統中的應用

余雙江

（中煤科工集團重慶研究院有限公司重慶400000）

自動化在礦井皮帶集控系統中的應用

余雙江

（中煤科工集團重慶研究院有限公司重慶400000）

現如今，礦井皮帶集控系統發展迅速，并在礦井生產中得到廣泛推廣和應用，而自動化技術也被應用于礦井皮帶集控系統中。對此，本文首先對礦井皮帶集控系統進行了介紹，然后以PLC自動化技術為研究對象，對其在礦井皮帶集控系統中的應用進行詳細探究，以期提升礦井生產自動化水平。

礦井皮帶集控系統；PLC技術；應用

1 引言

皮帶運輸系統常在礦井中運用，但是由于皮帶電機開啟時電流量較多，給設備帶來一定的沖擊，影響電機工作，減短了其使用壽命。同時，此設備的維修較為復雜，運輸時出現故障的頻率較高，如要保證系統安全運行，則應將變頻技術應用到系統中，實現系統頻率調節自動化和智能化，及時避免故障發生，減少對電機的沖擊，降低成本，提高系統運行安全性。

2 煤礦井下帶式運輸機集控系統應用中的主要功能

2.1 自動控制及報警功能

帶式運輸機集控系統在煤礦井下生產活動應用中，具有自動控制及報警的功能，能夠為生產計劃的順利完成及事故發生率的降低帶來重要的保障作用。帶式運輸機集控系統的自動控制及報警的功能主要體現在：在監控主機上顯示井下整個帶式輸送機系統的工藝流程，生產中的實時工況參數；顯示故障報警及系統故障位置，報警內容、時間等細節可以文本、列表的形式保存輸出，技術人員在對進行設備進行啟停操作時，結合具體的作業要求輸入自己的專用密碼，確保生產計劃的順利實施；檢修方式控制。通過對帶式運輸機故障產生原因的有效分析，能夠對任意的運輸機進行隨時地啟停，提高設備的檢修工作效率；對于相同煤流方向可以實現閉鎖操作，滿足生產過程中順煤流停、逆煤流開的工作要求，避免帶式運輸機帶載啟動現象的出現；突發事故發生時，報警機制將會自動地啟動，為救援工作的順利開展提供可靠的參考依據。

2.2 完善的保護功能

礦井作業開展過程中，各種影響因素的存在，對于作業計劃的實施有著較大的影響，可能會造成事故的發生，影響作業人員的人身安全。而煤礦井下帶式運輸機在實際的應用中充分地考慮了這些問題，具有較為完善的保護功能。具體體現在：在系統自帶的傳感器信號檢測的作用下，加強了對設備使用中打滑、斷帶及欠速的有效保護；同時，這種集控系統也對帶式運輸機不同構件溫度變化的實時監測有著良好的作用效果；加強了對堆煤、環境溫度、跑偏等問題的檢測，運用可靠的保護機制增強了設備的安全可靠性；主皮帶和采區皮帶間實現了順序閉鎖，避免了涌機頭現象的發生；結合驅動電動機磁力起動器保護裝置的作用，加上可靠的電流檢測機制，完善了過壓報警的功能。

2.3 可靠的設備防爆功能

隔爆型電氣設備主要在礦井下使用，由于井下巷道狹窄，并有煤塊撞擊隔爆外殼的危險，所以外殼不僅要具有隔爆性，還應具有足夠的強度，才能保證隔爆外殼在受到煤塊撞擊或者內部爆炸時，隔爆外殼不會發生嚴重損壞或變形。在帶式運輸機集控系統的支持下，通過將隔爆殼內帶電電氣設備產生的火花與隔爆殼外的爆炸性混合物完全隔絕，隔爆外殼的強度能夠承受殼內爆炸所產生的巨大壓力，而不致引起隔爆殼的變形和斷裂，間接優化了設備的防爆性能。同時，這種集控系統作用下防爆機制對預防瓦斯或煤塵爆炸有著良好的效果，有利于實現礦井安全生產和促進煤礦生產自動化。在設備良好的防爆性能保護下，隔爆外殼能承受內部可燃性氣體的爆炸而不會損壞，而且也不會有火花從防爆外殼中濺出，可以保證隔爆外殼內部的火花與外部的可燃性混合氣體完全隔絕，能夠有效避免礦井爆炸事故的發生。

2.4 實時監測及記錄功能

帶式運輸機電動機的各項電氣參數及前、后軸溫度；輸送機構的運行參數（如：調速型液力耦合器開度、液壓系統油溫、油壓、張緊裝置的張緊壓力等）；輸送機的保護狀態（如：跑偏、急停、堆煤、縱撕等）。集控系統可以通過計算機對帶式運輸機的正常工作狀態進行實時監測，確保運輸機穩定、高效地完成各種生產作業，增強煤礦企業生產成本的有效控制。集控系統中的計算機通過對井下作業開展中操作記錄、傳感器狀態記錄、運輸量記錄等生產記錄的有效保存，為設備狀態監測工作質量的提高帶來了重要的保障作用，促進煤礦進行生產作業計劃的順利實施，有利于實現井下生產效益最大化安全生產的發展目標。另外，實時監測及記錄功能的完善，有利于降低帶式運輸機實際應用中故障發生率，確保煤礦進行生產活動的順利開展，延長設備的使用壽命。

3 PLC技術概述

作為一種可靠的電子系統，可編程控制器（PLC）在實際應用中最大的特點是充分發揮了信息化技術的優勢，運用數字化的方式為工業企業生產效率的提高帶來了可靠保障。這種程序在具體運行中，具有性能可靠的存儲器，可以快速完成各種各樣復雜的邏輯計算，并對相關運算過程先后順序的調整進行有效控制，完善系統的服務功能。在機械生產過程中，很多企業往往需要完成大量生產目標，傳統的工藝無法達到實際生產要求。此時，可以通過PLC的相關優勢解決各種客觀存在的問題，可以對系統進行數字或模擬信息的輸入輸出，實現現代化工業生產企業的戰略目標。這種控制器的主要特點體現在：不同環境的適應性強、操作簡單、抵抗各種干擾因素的綜合能力強、系統可靠性高、程序的編寫流程簡單等。基于可編程控制器的這些優勢，PLC控制技術在實際的應用中將會體現出更大的實用價值。

PLC的控制功能在實際應用中發揮著重要作用，這些功能主要體現在：①開關量的控制功能。在執行邏輯計算指令的過程中，可以通過不同的指令對繼電器的工作狀態進行有效控制，主要針對的是這種設備觸點的開關狀態。同時，PLC時限好、定時準確，可以取代傳統的繼電器，優化邏輯組合方式；②通信功能。PLC的指令豐富，可以與計算機或其它操作設備進行有效連接，通信效果顯著；③中斷處理、實時診斷控制功能。作為可靠的可編程控制器，PLC中的診斷指令可以在較短時間獲取狀態變化信息，對系統故障進行實時檢測、診斷，并進行現場保護；④模擬量控制功能。運用PLC可以進行位操作、數值轉換等。在可靠的A/D和D/A轉換模塊作用下，可以對生產活動中的模擬量進行有效測量和控制；⑤可擴展功能。PLC的可擴展性好，可以通過系統的接口快速導入重要的信息。

4 PLC技術在礦井皮帶集控系統中的應用

4.1 采區皮帶機集控系統設計

在礦產生產中，皮帶集控系統是由多個部分所組成的，包括語音報警、保護傳感器、通信網絡系統、控制分站以及集控中心等等。其中，語音報警裝置被設置在操作臺中，通過語音報警裝置，能夠連接皮帶沿線實現電話，將傳感器報警信息傳遞給礦產生產工作人員。另外，集控中心中是由監視器以及操作臺所構成的，通過集控中心，能夠有效實現對于系統的控制和檢測。在實際應用中，操作臺能夠有效利用以太網通訊條件，顯示電機電壓參數、電流參數、傳感器實際工況等。另外，該系統的控制模式包括就地模式、單機模式以及集控模式，就地模式指的是控制皮帶機頭的就地箱，單機模式的功能是控制單條皮帶，而集控模式能夠利用一鍵啟動功能，實現逆矸石流開車。

4.2 采區皮帶機集控系統運用方式

4.2.1 運用保護功能和保護屏蔽

在礦井皮帶集控系統的實際應用過程中，應該充分發揮其保護功能，比如，在系統實際運行過程中，如果出現煙霧問題，則應該立即啟動煙霧傳感器驅動PLC，產生報警信號，并且立即停車；如果出現堆煤問題，并且皮帶機尾堆煤超過3s，則應該立即啟動堆煤傳感器驅動PLC，產生報警信號，采取停車操作。除此以外，在電機溫度控制方面，如果電機溫度超過報警值，則溫度傳感器驅動PLC則應該立即發出報警信號。

4.2.2 科學處理故障

在礦井皮帶集控系統的實際運行過程中，任何皮帶在起動環節出現故障問題，或者發出報警信號，則通過PLC自動化技術，應該立即在10s內對前一級的皮帶加以及時停止。如果某條皮帶在進行自動運行環節出現故障，并且停車，則應該立即自動急停來矸石皮帶，保證系統運行的正常化。

4.2.3 合理運用語言報警和觸摸屏顯示畫面

在礦井皮帶集控系統的實際運行過程中，應該合理利用系統中的語音報警功能以及觸摸顯示畫面功能。通常情況下，當某條皮帶在運行環節，其傳感器出現故障問題并報警，則操作臺語音報警裝置應該立即進行語音報警，在此過程中，檢修人員可以利用皮帶沿線的擴播電話，對故障問題進行有效排查和處理。另外，對于操作臺中的觸摸屏顯示畫面，其還能夠以動態的形式顯示出皮帶實際運行工況，并且顯示出傳感器實際工況以及設備運行情況。

5 結語

綜上所述，礦產資源在能源消費中占據十分重要的比重，因此，加強煤炭開采和利用至關重要。在礦產資源開采中，皮帶輸送是十分重要的設備，將PLC技術應用于皮帶輸送中，能夠有效提升皮帶輸送機控制效率和控制能力，為企業帶來更多的效益。

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TD528

A

1004-7344（2016）30-0198-02

2016-10-3

余雙江（1984-），男，助理工程師，本科，主要從事工業控制、綜合自動化工作。