帶式輸送機智能調(diào)控系統(tǒng)的研究

武杰杰

（華陽新材料科技集團(tuán)公司，山西 陽泉 045000）

引言

隨著帶式輸送機系統(tǒng)逐漸朝著長距離、高帶速方向發(fā)展，對輸送機運行過程中的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性提出了更高的需求。受井下綜采作業(yè)不穩(wěn)定性的影響，輸送機在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)空載高速、低載高速的情況，不僅造成了巨大的電能浪費而且也嚴(yán)重影響了輸送機的使用壽命。同時由于目前的輸送機控制系統(tǒng)缺少對輸送帶運行狀態(tài)的判斷邏輯，導(dǎo)致輸送機在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)打滑、跑偏、撒料等，對輸送機系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成了較大的影響。由此，提出了一種帶式輸送機智能控制系統(tǒng)并展開分析。

1 智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)帶式輸送機運行控制需求，該輸送機智能控制系統(tǒng)主要包括上位機數(shù)據(jù)處理模塊、PLC 控制中心、輸送機運行狀態(tài)監(jiān)測模塊、輸送機運行狀態(tài)調(diào)整模塊，其整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示[1]。

圖1 智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

輸送機運行狀態(tài)監(jiān)測模塊是該智能控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，主要包括輸送機煤量監(jiān)測、輸送帶帶速監(jiān)測、輸送帶運行狀態(tài)監(jiān)測等，各類傳感器將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為模擬量信號，然后通過數(shù)據(jù)CAN 數(shù)據(jù)總線傳遞到PLC 控制中心，在此處系統(tǒng)對所有數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合分析，確定當(dāng)前煤量和帶速的匹配情況及輸送機的運行狀態(tài)情況，一方面將分析結(jié)果傳遞到上位機數(shù)據(jù)處理模塊，以線性圖表的形式顯示在控制終端，便于監(jiān)測人員及時掌握輸送機的運行狀態(tài)，另一方面系統(tǒng)將根據(jù)分析結(jié)果控制調(diào)整輸送機的運行狀態(tài)，使其滿足經(jīng)濟(jì)運行和穩(wěn)定運行的需求。

該控制系統(tǒng)采用了模塊化組合的結(jié)構(gòu)，各個模塊之間利用RS485 通信協(xié)議連接[2]，能夠進(jìn)行快速的拓展，便于根據(jù)實際控制需求來調(diào)整模塊類別，滿足不同的控制需求。

2 智能控制系統(tǒng)功能

2.1 負(fù)載-帶速匹配控制功能

在該智能控制系統(tǒng)中，輸送機的負(fù)載-帶速匹配控制，是指提前對輸送機不同負(fù)載下的最佳帶速進(jìn)行匹配，將其設(shè)定為相應(yīng)的控制邏輯，當(dāng)系統(tǒng)檢測并確認(rèn)輸送帶上的煤量后，自動調(diào)取匹配上相應(yīng)的帶速，將理論帶速和目前的實際運行帶速進(jìn)行對比，根據(jù)差值情況輸出調(diào)節(jié)信號，控制變頻器改變輸出的電流信號值，從而實現(xiàn)對輸送帶運行帶速的調(diào)整，輸送機系統(tǒng)的負(fù)載-帶速匹配控制邏輯如圖2 所示[3]。

圖2 負(fù)載-帶速匹配控制邏輯

由圖2 可知，該負(fù)載、帶速匹配系統(tǒng)，以輸送機皮帶的載重量和煤倉煤位Q 為輸入量控制信號，然后將輸送帶在運行過程中的載重變化率和給煤量變化率作為中間控制變量，同時利用在落料點設(shè)置的皮帶秤來對煤炭的落料情況進(jìn)行監(jiān)測，最終通過綜合分析確定輸送帶上的煤炭的量，避免因輸送帶波動或者落料沖擊導(dǎo)致監(jiān)測偏差，影響輸送帶調(diào)速系統(tǒng)的正常運行。

2.2 輸送機運行狀態(tài)調(diào)整功能

由于煤礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜，輸送機在運行過程中經(jīng)常會出現(xiàn)皮帶打滑、輸送帶跑偏等情況，目前多采用人工進(jìn)行沿線巡查的方式，發(fā)現(xiàn)故障后再由人工調(diào)整輸送帶的運行狀態(tài)，但該方案效率極低、人員每日的工作量極大，完全無法滿足井下綜采作業(yè)無人化的發(fā)展趨勢。通過對輸送帶常見故障的分析，篩選出了影響輸送帶運行穩(wěn)定性的因素和處理方案，以此為基礎(chǔ)，建立了輸送機運行狀態(tài)調(diào)整系統(tǒng)，其調(diào)整邏輯如圖3 所示[4]。

圖3 輸送狀態(tài)調(diào)整邏輯圖

由圖3 可知，首先將各類傳感器設(shè)備分別布置在輸送帶的指定位置，當(dāng)輸送帶運行時，溫度傳感器和多煙霧傳感器對輸送帶是否打滑進(jìn)行判斷，因為輸送帶一旦打滑將摩擦生熱并產(chǎn)生煙霧，傳感器通過多監(jiān)測區(qū)域輸送帶溫度和煙霧情況進(jìn)行監(jiān)測即可判斷是否發(fā)生了打滑。通過在輸送帶托輥兩側(cè)增加紅外線光柵即可對輸送帶運行時的偏位量進(jìn)行測量。對輸送帶運行時的帶速則通過多帶速傳感器對輸送機系統(tǒng)不同位置的帶速進(jìn)行測量。對輸送帶撕裂的測量則主要是通過在輸送帶上設(shè)置張力傳感器，通過張力變化來判斷是否出現(xiàn)了撕裂。

監(jiān)測傳感器將監(jiān)測結(jié)果傳輸給控制中心，控制中心結(jié)合正常輸送機運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，對最終結(jié)果進(jìn)行判斷，若出現(xiàn)異常，系統(tǒng)自動匹配異常出處理方案，通過調(diào)整張緊力或者運行帶速來對輸送機的運行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，滿足輸送機運行安全性的需求。

3 結(jié)論

1）輸送機智能控制系統(tǒng)主要包括上位機數(shù)據(jù)處理模塊、PLC 控制中心、輸送機運行狀態(tài)監(jiān)測模塊、輸送機運行狀態(tài)調(diào)整模塊，具有結(jié)構(gòu)簡單、拓展性強的優(yōu)點；

2）該負(fù)載、帶速匹配系統(tǒng)，以輸送機皮帶的載重量和煤倉煤位Q 為輸入量控制信號，能夠根據(jù)輸送帶上的煤量及時對輸送帶帶速進(jìn)行調(diào)整，滿足運行經(jīng)濟(jì)性的需求；

3）輸送機運行狀態(tài)調(diào)整系統(tǒng)，能夠及時對輸送帶的運行偏差進(jìn)行糾正，提高運行穩(wěn)定性。