煤礦膠帶輸送機集中控制系統(tǒng)研究分析

宋福來

【摘 要】煤礦的運輸系統(tǒng)對保證礦井正常生產(chǎn)起著非常重要的作用。為了保證煤礦運輸系統(tǒng)可靠安全運行，對帶式輸送機進行集中監(jiān)視和控制很必要。本文以新疆哈密煤礦主斜井及地面膠帶輸送機為背景，設計出了以PLC技術(shù)為核心的集中控制系統(tǒng)，提高了運輸系統(tǒng)的電子監(jiān)測和控制水平。

【關(guān)鍵詞】膠帶輸送機； 集中控制； 分析

引 言：以往對膠帶輸送機都采用人工就地分臺控制，即每臺輸送機的控制均由一名司機就地操作，這是一種最原始的控制方式。這種控制方式是直接操作輸送機的控制開關(guān)，操作最簡單，不增加任何的控制元器件，維護工作較少，但需要人員太多，并因每個司機的思想素質(zhì)和技術(shù)素質(zhì)不等常有以外事故發(fā)生，影響生產(chǎn)的正常進行。而集中控制方式，是在整個運輸線上新增一套集中控制裝置，在控制室內(nèi)集中操縱機構(gòu)，由一名司機來完成操作。這不但節(jié)省了大量的司機人員，也為及時發(fā)現(xiàn)故障，縮短停產(chǎn)時間和綜合自動化創(chuàng)造了條件。目前，已經(jīng)成為礦井膠帶運輸?shù)闹饕刂品绞健?/p>

一、膠帶機集中控制存在問題

隨著礦井功能和規(guī)模的不斷擴大，計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、新的工業(yè)控制器技術(shù)等新技術(shù)的應用，對膠帶輸送機的集中控制系統(tǒng)也得到了飛速發(fā)展。從單臺控制系統(tǒng)到多臺的集中控制系統(tǒng)，有價格相對較貴的PLC構(gòu)成的系統(tǒng)和低廉的單片機應用系統(tǒng)。目前，雖然市場上有著各式各樣方案構(gòu)成的集控系統(tǒng)，但發(fā)展的方向是一致的，那就是朝自動化、智能化、信息化的方向發(fā)展。皮帶機的綜合自動化控制是整個礦井實現(xiàn)自動控制的重要組成部分。 目前對膠帶輸送機集中控制系統(tǒng)存在的主要問題有：

（1）在安全保護方面，為提高膠帶輸送機運行的可靠性，安全性，減少故障，提高效率，多種檢測方法已應用于電動機、液力偶合器、減速器和膠帶運行系統(tǒng)故障檢測，但是這些系統(tǒng)是相互獨立的。

（2）故障檢測系統(tǒng)誤報率高。誤報將造成膠帶輸送機不應有的停機，使全礦井停產(chǎn)，對礦井生產(chǎn)造成極大影響。

（3）皮帶機的控制、運行、保護等信息不能較好的與礦井其他控制系統(tǒng)共享，不能與整個礦井信息系統(tǒng)的集成。視頻監(jiān)視系統(tǒng)不規(guī)范，沒有語音通訊功能，不能實現(xiàn)無人值守。

二、實現(xiàn)集中控制研究分析

本膠帶輸送機集中控制系統(tǒng)具有的功能如下所述：

1） 本系統(tǒng)有集控、就地、檢修三種工作模式。一般系統(tǒng)運行在集控工作模式下，當組成生產(chǎn)流水線時，本機根據(jù)前后閉鎖關(guān)系自動啟停，同時檢測各檢測保護設備的狀況；運行就地工作模式時，操作員手動操作按鈕啟動/停止膠帶機，但所有保護設備均投入使用；運行檢修工作模式時，操作員手動啟動/停止膠帶，保護設備可有選擇性的投入使用，在檢修模式下，我們使膠帶低速運行。工作方式的改變，只有在膠帶輸送機不轉(zhuǎn)時進行，膠帶輸送機運作時，不能改變其工作方式；

2） 程序設計中，報警停車等故障信號自動保持，即一旦發(fā)出故障信號，即使經(jīng)維修后信號消失，計算機內(nèi)仍保留信號故障狀態(tài)，這時復位指令可以清除故障保持信號；

3）皮帶輸送機按照逆煤流啟動，順煤流延時停車，并具有閉鎖功能；

4） 系統(tǒng)具有膠帶機低速打滑、機頭堆煤、超溫灑水、煙霧、滾筒超溫、沿線急停和跑偏等多種保護。下面簡單介紹它們信號發(fā)生后的動作情況：

a.拉線開關(guān)：信號發(fā)出后馬上發(fā)出急停指令，系統(tǒng)可以識別哪個急停開關(guān)動作，發(fā)出拉線開關(guān)聲光報警。

b.堆煤：信號發(fā)出后，執(zhí)行堆煤聲光報警指令和急停指令。

c.跑偏：信號發(fā)出后，執(zhí)行跑偏聲光報警指令，此為一級動作，當報警時間超出一定時間段時，同時再執(zhí)行急停指令，此為二級動作。

d.打滑；信號發(fā)出后，執(zhí)行打滑聲光報警指令， 再執(zhí)行急停指令。

e.超速：信號發(fā)出后，執(zhí)行超速聲光報警和急停指令。

f.斷帶：信號發(fā)出后，執(zhí)行斷帶聲光報警和急停指令。

g.縱撕：信號發(fā)出后，執(zhí)行縱撕聲光報警和急停指令。

h.滾筒超溫：信號發(fā)出后，執(zhí)行滾筒超溫聲光報警、灑水指令和急停指令。

i.煙霧：信號發(fā)出后，執(zhí)行煙霧聲光報警、灑水指令和急停指令。

5） 對設備故障和工藝參數(shù)的異常實時報警，并進行聲光提示，系統(tǒng)狀態(tài)對位顯示，更便于維護。

6） 可與工業(yè)電視系統(tǒng)配合，實時監(jiān)視皮帶機重點部位運行情況，以確保人員及設備的安全；具有喊話、打點通訊功能，基本實現(xiàn)無人值守。

7） 膠帶運輸機就地控制箱上設啟停、起動預警按鈕，設備啟動前發(fā)出預警信號，提示有關(guān)人員應立即遠離設備；現(xiàn)場可隨時停車，若設備由集控啟動，控制系統(tǒng)接到現(xiàn)場停車信號后，可作急停處理，實施故障停車操作。

8）具有聯(lián)網(wǎng)功能，能與全礦井自動化監(jiān)控系統(tǒng)可靠的聯(lián)接、實現(xiàn)全局監(jiān)控。

三、控制系統(tǒng)的抗干擾措施

1.抗供電電源干擾

本系統(tǒng)采用以下三點來有效控制供電電源的干擾：

1）采用專用電源，電源的供電要與大的用電設備分開，避免大用電設備啟、停時對電源供電電壓的影響。

2）控制的交流電源與PLC機之間采用雙屏蔽的隔離變壓器，其一次繞組的屏蔽層接中線，隔離供電電源的干擾，二次繞組的屏蔽層與PLC系統(tǒng)控制柜共地，使干擾信號入地。

3）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（見圖5-1），以濾除高頻脈沖，提高電源穩(wěn)定性，從而降低電網(wǎng)電壓波動對PLC電源電壓的影響。

2抗輸入、輸出端的干擾

1） 輸入端有感性負載時，為了防止反電動勢損壞模塊，可在交流信號輸入端并聯(lián)RC浪涌吸收器或壓敏電阻RV，在直流信號端并聯(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。如果與輸入信號并聯(lián)的感性負載大時最好使用繼電器中轉(zhuǎn)。

2） PLC的輸出負載可能產(chǎn)生干擾，要采取相應措施加以控制，如直流輸出端接續(xù)流管或壓敏電阻或RC浪涌吸收器等保護電路，交流輸出端接阻容吸收器或壓敏電阻，晶體管及雙向晶閘管輸出端接旁路電阻保護。

3）接地系統(tǒng)抗干擾

PLC控制系統(tǒng)屬高速低電平控制裝置，應采用直接接地方式。由于信號電纜分布電容和輸入裝置濾波等影響，裝置之間的信號頻率一般低于1，所以PLC控制系統(tǒng)接地應采用一點接地方式，如圖5-3所示，接地線應粗一些，以減小各個電路部件之間的地電位差，從而減小地環(huán)流的干擾。另外，屏蔽地、保護地不能與電源地、信號地等各其他地接在一起，只能獨立的接到接地銅牌上。

總 結(jié)：礦井膠帶運輸系統(tǒng)是分布復雜，部件繁多，且又要求運行協(xié)調(diào)一致的連續(xù)運輸系統(tǒng)。因此在膠帶運輸系統(tǒng)集中電子監(jiān)視和控制，保證膠帶的安全可靠運行已經(jīng)成為一種趨勢，如何更好的實現(xiàn)礦井運輸系統(tǒng)的集中安全控制管理是現(xiàn)在迫切解決的問題。而皮帶機集中控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對整個皮帶機運輸系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控，提高生產(chǎn)效率、降低事故率，減少故障處理時間、減少現(xiàn)場操作人員、提高經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1] 于學謙. 礦山運輸機械. 徐州： 中國礦業(yè)大學出版社，1998，第2版

[2] 駱德漢. 可編程控制器與現(xiàn)場總線網(wǎng)絡控制. 北京：科學出版社，2005，第1版

[3] 高欽和. 可編程控制器應用技術(shù)與設計實例. 北京：人民郵電出版社，2004，第1版

[4] 李斌，鄒燦紅. PLC控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)研究. 機電工程技術(shù)，2008，37，（4）：103-105

[5] 胡學林. 可編程控制器教程（提高篇）. 北京：電子工業(yè)出版社， 2005