基于煤礦膠帶輸送機(jī)PLC控制系統(tǒng)探討

潘成帝　劉潺潺　秦宇

摘 要：長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)的煤礦企業(yè)進(jìn)行運(yùn)輸?shù)脑O(shè)備采用的都是繼電器-接觸器控制系統(tǒng)，其在運(yùn)輸?shù)男始鞍踩陨陷^差，而利用PLC作為煤礦傳輸機(jī)輸送系統(tǒng)的控制中心，不僅可以滿足不同的需求，而且有效的提高了系統(tǒng)的可靠性和工作效率，并為生產(chǎn)和調(diào)度管理提供了非常大的便利性，對(duì)于礦井生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的需求能夠進(jìn)行有效的滿足。

關(guān)鍵詞：煤礦；PLC系統(tǒng)；膠帶式輸送機(jī)；集中控制系統(tǒng)

1 系統(tǒng)需求

目前在煤礦企業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，其運(yùn)輸設(shè)備都常都是由帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)和轉(zhuǎn)載輸送機(jī)組成，這些設(shè)備運(yùn)行的高效性和安全性，直接關(guān)系到礦井能否正常生產(chǎn)，對(duì)礦井的產(chǎn)量具有較大的影響。長(zhǎng)期以來(lái)在我國(guó)礦井的傳輸帶傳送方式中，其控制都是由繼電控制系統(tǒng)來(lái)完成的，這種系統(tǒng)需要每條輸送帶獨(dú)立進(jìn)行開?？刂?，控制靈活度較低，而且系統(tǒng)較為分散。由于在實(shí)際生產(chǎn)中，每條輸送帶的配置都有所不同，控制系統(tǒng)又是由人工來(lái)進(jìn)行操作的，不僅操作人員具有較大的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且在操作過程中也極易導(dǎo)致誤操作的發(fā)生，從而導(dǎo)致設(shè)備損壞，甚至發(fā)生人員傷亡的事件，使煤礦受到嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。而帶式輸送機(jī)利用集中控制有效的規(guī)避了傳統(tǒng)運(yùn)輸設(shè)備所存在的弊端。其不僅運(yùn)行上更高效和安全，其不僅有獨(dú)立的控制分系統(tǒng)，而且還具有主控機(jī)，可以充分的實(shí)現(xiàn)控制和指揮協(xié)調(diào)作用，其控制模式不僅包括地面控制，而且還有井下監(jiān)控，所以其更具安全性。

2 PLC系統(tǒng)的主要功能

2.1 信息實(shí)現(xiàn)有效的傳遞

利用PLC系統(tǒng)，可能使巡檢人員在工作中及時(shí)與沿線人員進(jìn)行通話聯(lián)系，使信息及時(shí)進(jìn)行傳遞，給檢修工作帶來(lái)較大的便利性。系統(tǒng)帶有速度、過流的模擬量檢測(cè)。

2.2 能夠?qū)崟r(shí)了解到輸送機(jī)的具體工況

PLC系統(tǒng)利用電腦屏幕可以將每臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行的情況準(zhǔn)確的反映出來(lái)，同時(shí)還可以對(duì)膠帶輸送機(jī)的故障類型、故障發(fā)生時(shí)間及故障位置等進(jìn)行體現(xiàn)，同時(shí)系統(tǒng)還具有較強(qiáng)的存儲(chǔ)功能，可能對(duì)運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)保留一年，這樣工作人員可以很方便的查找到所需要的記錄和相關(guān)歷史數(shù)據(jù)。

2.3 及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行報(bào)警

當(dāng)PLC系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)對(duì)故障進(jìn)行屏蔽，從而使設(shè)備的參數(shù)能夠及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，確保設(shè)備能夠在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。而當(dāng)系統(tǒng)的掃描儀及適配器發(fā)生故障時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)的通訊情況會(huì)受到影響，系統(tǒng)以此會(huì)較快的判斷出故障的情況，發(fā)出報(bào)警。而當(dāng)I/O模塊有故障發(fā)生時(shí)，則CPU則會(huì)能冠軍該模塊的狀態(tài)位來(lái)對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)偵測(cè)，從而發(fā)出報(bào)警。而在傳感器和信號(hào)線斷線時(shí)，則PLC會(huì)通過測(cè)量值來(lái)對(duì)故障進(jìn)行判斷，從而發(fā)生報(bào)警。

2.4 實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送機(jī)的保護(hù)

PLC系統(tǒng)在輸送機(jī)上的應(yīng)用，有效的保護(hù)了輸送機(jī)運(yùn)行中的安全性，其通過在給煤點(diǎn)設(shè)置堆煤保護(hù)和縱向撕裂保護(hù)來(lái)避免膠帶機(jī)發(fā)生嚴(yán)重的事故。同時(shí)為了避免輸送過程中發(fā)生跑偏的情況，而在膠帶機(jī)每隔一百米的地方則進(jìn)行一對(duì)跑偏開關(guān)的設(shè)置，一級(jí)用于故障報(bào)警，二級(jí)則用于故障停車時(shí)使用。而為了能夠在發(fā)生緊急情況下進(jìn)行及時(shí)停車，則每隔一百米即設(shè)置了拉線開關(guān)，不僅可以有效的保證設(shè)備，同時(shí)也確保了人身的安全。同時(shí)為了防止堆煤事故的發(fā)生，則在機(jī)頭部位設(shè)置了堆煤傳感器。而為了避免巷道發(fā)生火災(zāi)，則安裝了煙霧傳感器。膠帶機(jī)的主滾筒，由于在不停的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中溫度極易升高，所以通過溫度傳感器的設(shè)備，有效的實(shí)現(xiàn)了對(duì)滾筒溫度的檢測(cè)，一旦出現(xiàn)超溫情況發(fā)生時(shí)，則利用自動(dòng)撒水裝置來(lái)進(jìn)行灑水降溫，從而保證主滾筒運(yùn)行的安全性。

3 PLC集中控制系統(tǒng)的工作原理及控制方式

3.1 系統(tǒng)的工作原理

采用PLC作為控制中心，采用串行通信方式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)拉繩、跑偏、溫度、煙霧、開停、速度、堆煤、灑水、電流、電壓、物料等傳感器的檢測(cè)的信號(hào)及執(zhí)行設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)。操作人員在地面監(jiān)控室通過計(jì)算機(jī)控制井下各膠帶輸送機(jī)及給煤機(jī)的順序啟、?？刂疲瑢?shí)現(xiàn)集中自動(dòng)控制。

3.2 控制方式介紹

（1）地面集控。地面集控分為地面遠(yuǎn)控集中控制和地面自動(dòng)集中控制，在每部膠帶輸送機(jī)機(jī)頭安設(shè)了膠帶輸送機(jī)集控操作臺(tái)，當(dāng)該操作臺(tái)的遠(yuǎn)程/就地顯示遠(yuǎn)程時(shí)表明此時(shí)操作人員在操作室可直接通過鍵盤或鼠標(biāo)點(diǎn)擊就可以完成對(duì)該膠帶輸送機(jī)的地面遠(yuǎn)程啟動(dòng)操作，當(dāng)?shù)孛婕厝藛T點(diǎn)擊該膠帶輸送機(jī)啟動(dòng)字樣時(shí)該膠帶輸送機(jī)就會(huì)啟動(dòng)。如此可以同樣的操作完成對(duì)任何一部膠帶輸送機(jī)的遠(yuǎn)程啟動(dòng)。

（2）人工就地控制。井下操作司機(jī)、檢修人員可分別在各條膠帶輸送機(jī)機(jī)頭及其它設(shè)備機(jī)頭控制該設(shè)備的啟停。當(dāng)該膠帶輸送機(jī)集控分站的遠(yuǎn)程/就地按鈕顯示就地時(shí)，此時(shí)地面集控室操作人員不能完成對(duì)該膠帶輸送機(jī)的遠(yuǎn)程操作；若要對(duì)其操作只能由司機(jī)親自去膠帶輸送機(jī)現(xiàn)場(chǎng)去按啟動(dòng)按鈕方可啟動(dòng)該膠帶輸送機(jī)。該按鈕在點(diǎn)動(dòng)膠帶輸送機(jī)或檢修膠帶輸送機(jī)時(shí)適用。

3.3 PLC集中控制系統(tǒng)工作流程

系統(tǒng)開機(jī)以后，首先檢測(cè)工作狀態(tài)選擇按鈕，若處于工作方式，則進(jìn)行正常的運(yùn)行；若處于檢修或事故狀態(tài)，其一，首先轉(zhuǎn)入相應(yīng)檢查方式控制功能塊，再轉(zhuǎn)入故障診斷；其二，轉(zhuǎn)入就地方式，再轉(zhuǎn)入就地方式控制塊/集中控制方式控制塊，同樣轉(zhuǎn)入故障診斷。任何情況，急停按鈕均可停止全部設(shè)備，以備突發(fā)事故時(shí)使用，以保證PLC集中控制的膠帶運(yùn)輸機(jī)的安全運(yùn)行。

4 膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)的干擾源及其解決措施

4.1 主要干擾源

（1）電源線引入干擾。PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。當(dāng)電網(wǎng)上的大型電力設(shè)備啟停時(shí)會(huì)引起電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，從而產(chǎn)生諧波，造成PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

（2）信號(hào)線引入干擾。信號(hào)線干擾信號(hào)主要通過兩種途徑傳輸?shù)絇LC控制系統(tǒng)，一是通過變壓器供電電源或公用信號(hào)儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視；二是信號(hào)線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動(dòng)和死機(jī)。

（3）接地干擾。PLC應(yīng)用系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂會(huì)引起各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。

4.2 抗干擾措施

（1）抗供電電源干擾。一是采用專用電源，與大的用電設(shè)備分開，避免大用電設(shè)備啟、停時(shí)對(duì)電源供電電壓的影響。二是控制的交流電源與PLC機(jī)之間采用雙屏蔽的隔離變壓器。三是在隔離變壓器和PLC之間加裝交流穩(wěn)壓器或交流低通濾波器，以濾除高頻脈沖，提高電源穩(wěn)定性，從而降低電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)眥電源電壓的影響。

（2）抗輸入、輸出端的干擾。一是輸入端有感性負(fù)載時(shí)，為了防止反電動(dòng)勢(shì)損壞模塊，可在交流信號(hào)輸入端并聯(lián)RC浪涌吸收器或壓敏電阻RV，在直流信號(hào)端并聯(lián)續(xù)流二極管VD或壓敏電阻RV或穩(wěn)壓二極管VS或RC浪涌吸收器等。二是PLC的輸出負(fù)載可能產(chǎn)生干擾，要采取相應(yīng)措施加以控制，控制器觸點(diǎn)開關(guān)量輸出的場(chǎng)合，應(yīng)采用輸出端抗干擾電路以減輕和消除干擾。

（3）接地系統(tǒng)抗干擾。PLC控制系統(tǒng)可以采用直接接地方式，而在接地時(shí)應(yīng)采用一點(diǎn)接地，要用較粗的接地線，這樣可以使各電路部件之間的電位差減少，降低地環(huán)流所帶來(lái)的干擾。

5 結(jié)束語(yǔ)

利用PLC集中控制系統(tǒng)來(lái)對(duì)井下的輸送機(jī)、給煤機(jī)和漏斗等設(shè)備來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可能充分的確保膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行的安全性和高效性，使自動(dòng)化設(shè)備充分的發(fā)揮其高效的作用，有效的保證了煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)，對(duì)提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益具有極其重要的作用。

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