關于礦用帶式輸送機的預警系統設計研究

宋向上

（山西三元煤業股份有限公司，山西 長治 046000）

1 概述

礦用帶式輸送機是礦產資源開采過程中的重要機械設備，也是大型的物體傳輸設備。礦用帶式輸送機具有承載力強、運輸距離遠的特點，非常適合大型礦產開采工作實施。在我國山西、內蒙古、四川等礦產資源豐富地區，礦用帶式輸送機的使用非常重要。在當前我國礦產資源開發的過程中，主要包括有DTS 固定帶式傳送機、TD75 帶式傳送機、DC 帶式傳送機等多種機械。某型號帶式輸送裝置見圖1。

圖1 礦用帶式輸送機裝置結構

帶式輸送機在當前礦產企業開采中應用非常普遍，運行狀況直接影響到礦產資源開采的工作效率。但是，在礦用帶式輸送機使用過程中，還存在故障發生頻率較多的問題，其主要故障包括結構故障、電力故障以及構件損壞等問題，嚴重影響了礦用帶式輸送機的正常工作運行。

傳統的礦用帶式輸送機故障處理采用發現問題再進行處理的方式，其處理效率較低。而在當前智能化技術發展的背景下，為了提高帶式輸送機故障處理效率，提升其運輸質量，選擇使用礦用帶式輸送機智能化預警系統，能夠實現對礦用帶式輸送機故障的提前預警和監測，最大程度上提升了礦用帶式輸送機故障解決的效率，也有利于其工作效率的提升，對于礦產企業開采而言更是有重要的意義。

2 礦用帶式輸送機預警系統的設計

2.1 預警系統整體框架設計

預警系統設計，首先是對系統的整體模塊進行設計，通過整體模塊設計，保證系統設計更具有合理性。在預警系統設計過程中，根據功能要求，將系統設計為主控模塊以及沿線設備模塊兩部分，分別完成系統的預警功能和信號采集功能。預警系統整體框架見圖2。

圖2 礦用帶式輸送機預警系統整體框架

首先，系統主控模塊是預警系統的主控裝置模塊，其主要承擔系統的核心命令發送工作，對系統的整體工作進行合理控制，保證系統工作運行效率[1]。在系統主控模塊當中，PLC 處理器是系統的核心裝置，起到重要控制作用，并且監控上位機也要以其指令進行工作。其下屬控制組合控制模塊還包括預警模塊、I/O 接口模塊、沿線設備控制模塊等。

其次，沿線設備控制模塊也是其重要的工作模塊。其主要完成實際的操作控制，包括多功能語音電話功能、急停閉鎖開關、機尾下位機等結構組成，也涉及到信號數據采集等功能，對于后續的系統工作運行有重要的影響。在整個系統模塊工作運行的過程中，沿線設備模塊與系統整體框架模塊進行有效的連接，保證了故障報警等工作實施。

2.2 礦用帶式輸送機預警系統功能模塊設計

（1）數據采集功能：要想做到對礦用帶式輸送機進行故障檢測以及故障排查，就要對相關數據有采集效果。在實際系統工作運行的過程中，通過預警系統的采集終端設計，實現系統的數據采集功能實現。

（2）系統控制功能：在系統設計過程中，其應該根據系統的故障問題對整個礦用帶式輸送機系統進行合理的控制，保證礦用帶式輸送機工作更加安全有效。如，在系統設計過程中，在系統前端設備中選擇有急停閉鎖開關模塊，就是針對系統的工作運行狀態進行緊急控制，從而保證系統工作運行效率更高[1]。

（3）通訊功能：在系統具體工作運行中PLC 核心處理器與上位機或者其他主控裝置之間要進行良好的數據通信，從而保證數據系統工作運行質量更高。如，在實際的系統運行過程中，RS485 總線就是系統的通訊模塊，對系統的指令發送進行有效的通訊。

（4）報警警示功能：在運輸機出現故障后，可以進行有效的報警，在其報警系統中最主要設計有指示報警系統以及語音報警模塊。

（5）保護功能模塊：在實際的保護功能設計過程中，包括有過流、斷相、漏電保護功能，提升礦用帶式輸送機工作運行過程中的保護工作，對于系統運行也有非常重要的作用。

2.3 礦用帶式輸送機預警系統硬件設計

（1）PLC 系統是整個礦用帶式輸送機預警系統的核心裝置，起到了核心控制功能。本次設計中選擇S7-300 可編程邏輯控制裝置，其具有控制效果好、施工用空間大、通訊方式多樣以及抗干擾能力強的特點[2]。

（2）傳感器模塊是系統故障采集的重要裝置。在其具體設計過程中，針對傳送對跑偏、撕裂、超速、張力、振動故障以及電流、環境煙霧值進行數據采集，能夠有效地提升系統的數據采集效率。①選擇用KGW200H 型礦用溫度變送器，實現對滾筒溫度進行實時監測；②選用GSC6-SC 安全型轉速傳感裝置，對系統運行速度故障進行有效采集；③選擇使用WBI414S43 型電力數據采集裝置，實現系統工作電流的有效監控；④選擇GQQ0.1 本質安全型煙霧傳感裝置，在具體的工作運行過程中，其響應工作時間合理的控制在30s 范圍之內，具有良好煙霧感應功能，促進系統對煙霧進行分析[3]。

2.4 預警系統軟件設計

系統工作運行流程見圖3。預警系統軟件主要功能包括：系統啟動功能，保證系統工作運行過程中可以良好的完成啟動工作，幫助系統運行。其次，故障排查功能，通過系統軟件故障排查功能設計，保證預警工作過程中可以對故障進行有效的排查。第三，故障報警功能，采用傳感器對系統數據進行采集，并通過數據分析完成之后，可以對系統張緊電機、驅動電機以及抱閘電機進行信號反饋，并實現報警功能。

圖3 帶式輸送機預警系統工作流程

3 應用分析

通過框架設計、硬件設計、軟件設計以及功能設計，完成了帶式輸送機預警系統的整體設計[4]。為了保證本次帶式輸送機預警系統設計合理有效，采用試驗平臺對系統的工作性能進行了檢測。在進行具體的試驗分析過程中，針對帶式輸送機預警系統監控的實際應用進行了合理分析，其中包括電機溫度測量分析、滾筒溫度測量分析、煙霧狀態監測、電流監測、運行速度監測、跑偏值監測、斷裂系統監測。通過對預警系統的實際運行進行合理監測，帶式輸送機預警系統監控工作狀態良好，并能夠實現對系統運行過程中各項參數數據進行合理的監控。實際系統測評中，相關試驗人員設置了帶式輸送機故障試驗，對電機進行故障試驗以及傳送速度進行故障試驗，帶式輸送機預警系統監控可以良好的實施故障報警功能。證明預警系統設計功能使用合理。

表1 帶式輸送機預警系統監控參數

4 結語

本文為基于PLC 控制模塊以及傳感器模塊的帶式輸送機預警系統設計。通過對帶式輸送機預警系統監控系統的硬件模塊設計、軟件流程設計以及具體運行效果分析以及對系統的測評，確定該系統工作運行正常。對帶式輸送機預警系統監控系統有一定的推廣價值。