皮帶運輸機中集中控制系統的應用

段善普

（山西焦煤集團有限責任公司屯蘭礦， 山西 古交 030206）

引言

近年來，在礦井開采中隨著機械化應用水平的不斷提升，使得我國的礦井開采效率得到大幅提升。在煤礦井下開采過程中，皮帶運輸機是較為重要的運輸設備，其運行的高效性也是提高采煤效益的關鍵所在。將集中控制系統有效應用于皮帶運輸機管理過程中能夠大幅提高煤礦運輸工作效率以及保障運輸正常、安全。

1 皮帶運輸機概述

皮帶輸送機是井下采礦重要運輸設備，主要是借助煤炭與皮帶之間形成的摩擦力實現對煤炭的運輸，其主要由分布于兩端的滾筒與閉合傳送帶組成，通過電動機驅動滾筒轉動來帶動皮帶進行運轉。目前，大傾角長距離帶式輸送機、可伸縮順槽式帶式輸送機是較為常用的兩種類型的皮帶輸送機。在皮帶輸送機運行過程中，主要由控制系統和保護系統共同發揮驅動作用。首先，控制系統是皮帶輸送機管理系統的核心，通過操作臺、工控臺、控制柜及相關配套軟件等，實現對整個皮帶輸送機運轉情況的有效調節與控制。如當皮帶運輸機正常運轉時，設備在操控臺的指令下進行各項正常作業。若是控制系統處于維修狀態，則會在保護指令下對設備進行維修，直至故障排除才恢復運輸。保護系統發揮的主要作用就是防止皮帶跑偏、防打滑、堆煤，以及進行速度、溫度、煙霧、灑水等方面的控制，甚至在大型煤礦開采中還涉及到了對滾筒溫度控制、急停閉鎖等模塊的應用，提高保護效果。

2 集中控制系統在皮帶輸送機中的應用

2.1 PLC 控制系統的應用

PLC 控制主要是通過相關控制命令的預先編寫，在皮帶運輸機運行的特定信號命令條件下進行觸發，進而實現對皮帶運輸機運行的有效控制。PLC控制系統的構成主要包括電源、CPU、程序編輯器、輸入電路、輸出電路、系統程序等。

2.1.1 皮帶運輸控制

在皮帶運輸控制過程中，集控室工作人員通過對控制臺的操作，把轉換開關打到集控狀態，給予皮帶一定運行速度。在按下啟動鍵之后，PLC 系統則以內部編程邏輯方式展開自檢，在檢測到系統電機、各滾筒、張緊絞車壓力、減速器油壓、變頻系統備等處于正常狀態之后，則按照編程邏輯順利對各電機、泵機、風扇等設備進行正常啟動。皮帶電機在變頻器控制實現軟啟動，并達到給定速度之后進入穩定運行狀態，此時操作人員可以通過可視化界面實現對皮帶運輸系統中的設備信息進行直觀查看。若是需要對皮帶進行停止操作，則按下停止按鈕，此時PLC 系統接到停止信號的同時，依次停止相應的設備運行。當轉化開關處于檢修狀態時，操作人員能夠借助對可視化界面上相應功能模塊的操作來實現對相應設備的啟動、停止。

2.1.2 皮帶運輸保護

集中控制系統對皮帶運輸機的保護主要是通過將系統采集到的電機電流、電壓、轉速、軸承溫度、油溫、油壓等設備信息傳輸到PLC 系統中，實現對滾筒、絞車泵站等設備的有效控制，達到較好的保護效果。在集中控制系統中較為常見的保護信號包括堆煤、跑偏、煙霧、超溫灑水、皮帶打滑、縱向撕裂等。借助沿線系列組合的音電話與急停閉鎖信號的有效傳遞，系統對接收到的信號進行處理后，通過內部邏輯程序設定對設備運行狀態正常與否進行判斷，若是判斷為非正常狀態則進行相應的停機保護。例如，若是機尾給煤過大使得驅動電機電流大幅增加，超出了系統設定的保護值，此時系統控制皮帶停止運轉，以免燒毀電機。當系統檢測判斷減速器油溫高于設定值，將會自動開啟冷卻風扇對電機進行冷卻，若是系統在對減速器油溫進行監控過程中，檢測到油溫過低，則會在內部控制下運行加熱器進行加熱，確保減速器油溫處于正常值范圍。在對張緊泵站壓力控制方面，系統接收到信號之后對張緊油缸壓力進行判斷，當低于設定的最小值時，則自動開啟泵站電機，直到達到壓力下限值才自動停止。對于皮帶出現的堆煤、煙霧、跑偏、超溫灑水、縱向撕裂、打滑等故障，當相應的傳感器接收到故障信號之后，對PLC系統發出停機信號，停止皮帶運行，避免皮帶發生更大損傷，以實現對人員的安全有效保護。

2.1.3 可視化操作

集中控制系統的可視化操作很好地實現了友好的人機操作，能夠實現對電機電壓、轉速、功率等參數情況的實時檢測，并實現對檢測狀態在可視化界面上向操作臺進行實時反饋，如對滾筒軸承溫度、泵站壓力、皮帶運行速度、電流等設備參數進行全面顯示，進而對故障信號進行報警，提醒工作人員及時處理故障信息，并對故障信息進行自動儲存，以便進行記錄訪問與后續的故障排查排除。

2.2 監測系統的組成及應用

信號監測系統也是集中控制系統在皮帶輸送機控制方面的重要應用，其系統構成主要包括電源、單片機、無線通信模塊、數據采集模塊、A/D 轉化模塊等。

2.2.1 數據采集模塊

數據采集模塊的應用是實現對皮帶輸送機集中控制的重要前提，集中控制系統主要是以監測的數據為依據進行控制響應。一般在數據采集模塊主要包括有信號調理器、A/D 轉化器、單片機以及各類傳感器組成。不同的系統位置其應用的傳感器類型也各不相同，但是必須要充分滿足礦用本安防爆設備要求。傳感器監測到皮帶輸送機工作狀態之后，將監測到的數據轉化成為相應的電信號，再在相關電路處理作用下將其轉變成為可存儲的數字信號存儲到數據緩沖區，以備調用。

2.2.2 無線通信模塊

采煤過程是動態變化的，隨著采煤工作面的不斷向前推進，也需要對皮帶輸送機進行相應的移動，傳統的有線通信模式的應用存在較大的局限性，難以適應井下實際作業要求，而采用無線通信模塊的數據傳輸方式，大大改善了礦井的信息傳輸效率。并且無線通信具備抗干擾性強、安裝方便、傳輸速度快等應用優勢，并且在技術不斷進步下催生了所選用的單片射頻收發芯片型號為AM62S7、TRF6034 單片射頻收發芯片，大大降低了通信系統的構建成本，提高了使用的便利性[1-3]。

3 結語

井下巷道皮帶運輸機的正常、高效運行，是采煤作業得以持續、快速進行的關鍵，集中控制系統對于提高采煤經濟效益、保障采煤安全有著至關重要的作用。對此，采礦企業在實際生產中必須對集中控制系統在皮帶運輸機中的應用予以高度重視，加強對集中控制系統的應用分析，進而實現對皮帶運輸系統的有效控制，提高煤礦開采效益。