礦山井下皮帶機自動控制系統設計及應用探析

賈真

（蕪湖市愛德運輸機械有限公司，安徽蕪湖 241000）

在煤礦井下開采過程中，皮帶機自動控制系統發揮著重要作用，表現為可提高生產安全與效率?，F階段，皮帶機應和現代工業化系統、信息化系統之間進行全面結合，將自身價值展現出來，這對于提升煤礦開采效率和企業經濟效益有著重要的作用與現實意義。

1 礦山井下皮帶機自動控制系統的主要特征

1.1 自動化控制

在工作站中開展信息管理工作，能夠實現遠距離訪問、管理設備、控制各分站機，以及采集與處理數據信息。在井下皮帶機自動控制系統中，網絡實時監控屬于一種結構，能夠完善生產監控性能，運行過程中實時采集、傳輸與打印數據，對井下運輸皮帶系統、工業電視系統之間的配合度進行遠程、動態監視與控制，確保工作人員與生產設備的安全，并達到自動化控制系統與共享生產管理系統數據的目的[1]。

1.2 故障診斷

皮帶機自動控制系統中的設備具有自我檢測功能，諸如系統網絡、傳感設備以及PLC 可編程控制器等。若實際運用過程中產生網絡斷線、信號傳輸干擾、控制模塊故障等問題，系統會立即自我診斷，然后發出警報。

1.3 系統結構

對于皮帶機自動化控制系統而言，其結構為全分布式，可實現地面與井下控制，主機與個分機之間相互聯系，但互不干擾，獨立工作，安全性強，如果地上出現了障礙，也不會干擾井下機組的穩定運行。

1.4 人性化操作

針對皮帶機自動化控制系統的控制界面而言，應合理設定，高效率操作，促使模擬場景能夠更加接近真實場景，呈現出來的畫面形象生動。同時，操作人員識別較為便捷，利于操控。系統包含的功能完善，能夠報告與顯示實際運行狀況，諸如運行工況、檢測數據以及故障等。

1.5 運行成本低

皮帶機自動化控制系統則是由機能學進行遠程控制與分布，這一方式可有效降低機組布線，節約更多的成本[2]。系統穩定性強，且擴展性良好，能夠對軟件系統進行更換，高效率轉換功能，對繁雜的工作量予以簡化。由于系統擴展與維護便利，所以在增加節點的過程中不會受到時間限制，在線程序也能夠進行修改，提高了系統的可靠性。

2 礦山井下皮帶機自動控制系統的功能

2.1 控制功能

通過對井下皮帶機自動控制系統的運用，煤礦開采企業能夠有效控制井下皮帶運輸速度。當皮帶機出現故障后，自動控制系統會立即停止運行，然后向控制中心發送故障信息，工作人員結合信息處理好故障后，才能夠重新運轉，以此確保皮帶機的安全性、穩定性[3]。同時，工作人員通過對自動控制系統的編制，能夠實時查看控制中心的信息，進而更好的監控皮帶機運行狀況。

2.2 保護功能

自動控制系統針對皮帶機的保護作用，涉及以下幾點：第一，故障保護。結合實踐可知，皮帶機運輸距離較遠時，更容易出現故障，所以需要在運輸路線中安裝保護開關，利用識別技術識別故障位置和原因等，以此促進工作人員維護效率的提高；第二，溫度保護。皮帶機在實際運轉過程中會形成許多熱量，如果電機溫度過高，就會引起故障。為解決此問題，可將熱電阻設置到皮帶機電機中，實時監測電機溫度，當出現溫度過高的情況時，可第一時間停機；第三，電流保護。如果通過電機的電流過大，就可能會導致電機被燒毀，對此需在自動控制系統中安裝電流變送器，讓工作人員能夠對電機電流大小進行實時監控，若額定電流低于監測電流，就需要及時停機運用相應處理措施保護電機[4]。

3 礦山井下皮帶機自動控制系統的設計

3.1 硬件設計

（1）結構組成

礦山井下皮帶機自動控制系統的硬件由PLC 主站、控制分站、輸送保護設備、通信等構成，主要圍繞一個中心進行工作，即S7-300PLC。對于該中心而言，控制功能的發揮表現在電樞與勵磁回路的調節方面，兩類設備功能的展現均依賴晶閘管整流器，差異性則為電樞是電路串聯，勵磁回路是并聯，實際狀況見圖1。

（2）傳感器選型

傳感器選取時，應對輸送機保護主機進行明確，則是KHP128-Z，然后再篩選不同類型的傳感器，其中涉及到的類型如下：第一，速度傳感器。本設備的作用在于速度檢測，若出現異常狀況，需第一時間進行數據導回；第二，溫度傳感器。能夠檢查溫度，若溫度高于正常水平，會自動開啟灑水裝置；第三，撕裂傳感器。借助電阻輸出大小來積極發揮自身作用，當出現了撕裂信號，設備便會迅速暫停至少兩秒，然后再正常運轉；第四，跑偏傳感器。監測輸送帶，若出現扭曲情況，會立即發出跑偏信息；第五，急停傳感器。面對突發狀況，該設備能夠將急停信號發送到主機，以此讓整個工程暫停，并且只有通過人工調節后才可以恢復正常運轉；第六，堆煤傳感器。保護煤炭；第七，煙霧傳感器。保證工作環境的煙霧符合標準，并調整不平衡的情況。

3.2 軟件設計

井下皮帶機自動控制系統軟件設計的重點在于通訊與數據交換。其中，通訊功能由CP343-17 進行協助完成，數據傳遞則在各種信息驅動器的引導下開展。

（1）上位機軟件

第一，人機界面。在人機界面的作用下，工作人員能夠對整個系統運行現狀進行全方位監測，此過程中鼠標、鍵盤等發揮著重要作用。為了方便使用，人機界各部分存在簡易性特點。同時，這一監控體系具有數據成像、實時監控等功能，且可以曲線的方式將所獲取的數據準確地打印出來。對于人機界面而言，主要采取中文提示的方法，能夠在便于操作的基礎上，簡化操作過程，當產生的差錯，警報便會迅速響應，并將處理措施及結果上傳到中央庫存檔案中，有力地指導接下來的工作；第二，圖形界面。圖形界面的作用在于顯示各類數據，并且涉及多種顯示方式。雖然顯示形式會存在差異，但在整體上擁有統一性，即通過動畫凸顯數據；第三，故障信息database。在皮帶機自動控制系統中，故障信息database 能夠存儲信息，并提供查詢各類信息的功能，實時監控故障掌控，全方位排查，及時發現問題，提高檢修的效率。

（2）PLC控制軟件

PLC 控制軟件能夠對程序進行操作，并積極核查上級命令，無誤后才可使用。具體流程為：第一，將傳遞的消息予以完整地保存；第二，傳遞過程中具有較強的抗干擾性能，數據安全；第三，在操作此程序時，囊括全部的指令，同時收集與整理數據。

4 礦山井下皮帶機自動控制系統的使用

4.1 遠程操作控制

煤礦井下皮帶自動化系統具有遠程控制的功能，開車前均會展開操作與準備，主要包括兩種，即停車與開車。開車前，應充分準備，確保生產安全以及開車運轉正常。針對需負責的機組設備來講，操作人員應積極發揮安全檢查職能，使系統的可靠性與正常性得到保證。通過檢查，確保機組設備正常后，及時傳遞消息。皮帶自動化系統的運行方式主要囊括三種，即全運行模式、應急運行模式、分運行模式。應急運行模式則是緊急處理系統運行過程中所遇到的問題，因此急開急停的現象較為常見；分運行模式不統一運行系統分站、主站或主站不控制分站，各分站均借助各自的模式運行；全運行模式則是在同一時間將系統分站與主站啟動[5]。但其開停需要遵循“逆煤流啟動、順煤流停止”的原則，是由主機對各分站機進行控制，確保這一系統高效率、穩定運轉。

4.2 檢修操作控制

若是在煤礦井下放置生產機械設備，要第一時間展開日常維護與檢修，這也是企業生產環節的重要內容。設備檢修與系統網絡主要立足于檢修對象進行劃分，主要以其運行狀況為參考，劃分是開車檢修還是停車檢修。在展開檢修操作的過程中，要將故障有效排除，就要與人工檢測和系統故障相結合，才可以確保檢修工作更加科學。完成檢修后，進行系統調試，將存在的故障有效解決，使煤礦井下皮帶自動化控制系統運行的正常性得到保證，最終促進煤礦生產效率提升[6]。

5 結語

總而言之，在礦山井下開采作業中，井下皮帶機自動控制系統發揮著重要作用，可提高作業效率，也能夠保障其安全性。對此，煤礦企業需重視資金投入，積極引進專業化人才，及時更新老舊設備，科學合理的設計井下皮帶機自動控制系統。隨著信息時代的到來，礦山井下自動化必然會成為主要發展趨勢，可有效提高煤礦生產運輸效率以及井下作業技術水平，夯實煤炭產業發展的基礎。