PLC集中控制技術(shù)在帶式輸送機上的應(yīng)用分析

王 洲

（山西省長治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司， 山西 長治 047100）

1 帶式輸送機參數(shù)及控制系統(tǒng)

1.1 輸送機參數(shù)

某煤礦越野式帶式輸送機由三部分皮帶搭接而成，分別是1號、2號和3號帶式輸送機，帶式輸送機運輸能力為980 t/h，運輸距離為4 002.5m，帶寬為1m，輸送機提升高度為-130.5m，電動機功率為315 kW。所使用的越野式帶式輸送機為大傾角帶式輸送機，為了保證運輸系統(tǒng)的安全可靠，防止在煤炭運輸?shù)倪^程中出現(xiàn)飛車等故事，降低設(shè)備啟動時對機械設(shè)備及電力系統(tǒng)的沖擊，使用英威滕智能型中文電機軟啟動器和鉗盤式安全制動器，型號分別為YVT900、ST2SH，電機電壓為 660V、1 140 V。

1.2 集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

隨著科技的發(fā)展，大傾角、大功率、長距離的帶式輸送機控制也越來越智能化、維護更加簡單、管理更加方便。

該煤礦帶式輸送機控制系統(tǒng)主要由操作臺、工業(yè)計算機、機頭、機尾PLC控制箱、液晶顯示屏、沿途通信柜等設(shè)備組成。可編程控制器的核心零件為歐姆龍公司生產(chǎn)的CJ1M-CPU-13-ETN型設(shè)備[1-2]，點數(shù)為640個，程序容量為20 K，可以對3條帶式輸送機的驅(qū)動、制動系統(tǒng)控制，通信柜的的型號為DM500S，主要的功能是采集帶式輸送機的控制電鈴和保護信號。此系統(tǒng)可實現(xiàn)對帶式輸送機的自動化和智能化管理，監(jiān)控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。

沿著帶式輸送機的運輸方向設(shè)置5個通信柜，對帶式輸送機負責(zé)沿停保護、跑偏保護信號的采集和照明控制信號、電鈴信號、通風(fēng)機信號的輸出。通信柜內(nèi)置的DM500S模塊，可以根據(jù)用戶的實際需要，進行拓展信號的輸入、輸出工作。

1.3 集中控制系統(tǒng)流程

下運型膠帶輸送機在啟動的過程中可能會出現(xiàn)小載荷啟動、空載啟動和重載啟動等很多情況，在輸送機啟動前判斷輸送機的負載情況，根據(jù)負載情況判斷輸送機的啟動方式是保證輸送機正常工作的前提。在如圖2所示的大平煤礦輸送系統(tǒng)中，1號膠帶輸送機與出料輸送帶和破碎輸送帶相連，2號輸送帶與1號和3號輸送帶相連，3號輸送帶主要負責(zé)卸料工作。通過opexa-fa型速度傳感器測量帶式輸送機的運轉(zhuǎn)速度，使用電流變速器測量輸送機工作時的電流。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

圖2 控制界面

當(dāng)設(shè)備通電后，先對系統(tǒng)進行初始化操作，同時將變頻的頻率清零[3]，為輸送機開機做準備，待可編程控制器接收到了開機命令之后，先對設(shè)備參數(shù)進行檢查，查看是否符合開機條件，檢查范圍包括：利用沿線布置的通信柜和跑偏開關(guān)對皮帶檢查，利用尾停保護檢測機尾處是否有工作人員進行機尾維護，當(dāng)各項都滿足要求之后，方可開機。如果系統(tǒng)界面出現(xiàn)拒絕開機的提示，工作人員將界面切換到警報窗口，排除故障后再開機。

在啟動過程中為了安全，首先啟動3號皮帶，然后啟動2號皮帶，最后啟動1號皮帶，對各系統(tǒng)進行連鎖控制，只有當(dāng)3號皮帶啟動之后，2號皮帶才可以啟動。液體黏性摩擦片的啟動過程中可以分為：摩擦片預(yù)壓縮、可控結(jié)合及閉鎖三個部分。通過調(diào)整控制油壓力的大小來改變摩擦片的分合，變頻電動機可驅(qū)動控制油泵，調(diào)節(jié)變頻電動機的頻率來改變驅(qū)動油泵的工作狀態(tài)。在啟動時，變頻電動機的工作頻率慢慢增加，控制油的壓力慢慢增長，黏性軟啟動的摩擦片黏合，機器實現(xiàn)軟啟動。軟啟動可以增加電機的使用壽命，實現(xiàn)帶式輸送機空載啟動，減少對其他設(shè)備的機械性沖擊，軟啟動時，帶式輸送機的速度變化如圖3所示。

圖3 帶式輸送機軟啟動速度變化

2 控制系統(tǒng)硬件及功能

2.1 硬件組成

PLC芯片集成了CPU、ROM、RAM、輸入輸出電路[4]，PLC負責(zé)輸入和輸出信號之間的轉(zhuǎn)化，為了方便集中管理，通信模塊的連接方式為串行，選擇的收發(fā)芯片為MAX225。在PLC輸入和輸出的位置都安裝光電隔離電路，降低外部設(shè)備對信號傳輸?shù)挠绊憽?/p>

2.2 模擬顯示

在操作臺上安裝尺寸為800mm×600mm的模擬盤[5]，使用發(fā)光管組成的流動顯示器可以模擬皮帶的工作狀況，流動光帶的方向和皮帶的運動方向一致。操作人員只需在模擬臺上就能掌握對皮帶的運轉(zhuǎn)方向。

2.3 故障顯示

皮帶在運輸過程中，可能會出現(xiàn)各種故障[6]。事先對可能出現(xiàn)的故障進行編號，在模擬臺的左上角安裝了小型數(shù)碼管，可以顯示出編號，如果皮帶正常運轉(zhuǎn)，則數(shù)碼管顯示的數(shù)字為“0”，故障及編號說明如表1所示。

表1 故障說明表

2.4 停電保護

系統(tǒng)停電后，所有的接點都會復(fù)位，來電后系統(tǒng)不會自行啟動，但是模擬盤會閃爍黃色燈光。操作人員重新按下啟動按鈕之后，系統(tǒng)才會正常運動，并會對停電前的信息自動保存。

2.5 故障報警

將電笛安裝在操作臺的下方，如果皮帶工作過程中出現(xiàn)任何故障，都會觸發(fā)電笛，發(fā)出警報，提醒相關(guān)人員處理。工作人員發(fā)現(xiàn)后按下停止按鈕，電笛變停止報警，并對故障進行存儲，如果帶式輸送機同時出現(xiàn)多種故障，將會在數(shù)碼管上交替顯示故障編號，工作人員可根據(jù)顯示的編號，迅速查明具體故障。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

該煤礦應(yīng)用此系統(tǒng)對帶式輸送機進行管理，應(yīng)用此系統(tǒng)半年內(nèi)，一共出現(xiàn)過3次帶式輸送機跑偏事故。每次出現(xiàn)跑偏時，控制系統(tǒng)都立即發(fā)出警報，工作人員通過控制系統(tǒng)，將跑偏的皮帶重新調(diào)好，讓皮帶重新正常運轉(zhuǎn)，證明了控制技術(shù)的可靠性。

4 結(jié)論

帶式輸送機作為井下重要的運輸工具，工作狀態(tài)可以直接影響到礦井的產(chǎn)量。因此，基于PLC開發(fā)出一套帶式輸送機管理系統(tǒng)，并進行了現(xiàn)場應(yīng)用。引入該系統(tǒng)之后，該礦帶式輸送機管理效率有了明顯提升，同時降低了設(shè)備的故障率。