煤礦地面矸石膠帶輸送機自動控制系統(tǒng)改造

王永建

（開灤股份呂家坨礦業(yè)分公司 河北唐山）

煤礦地面矸石膠帶輸送機的電控系統(tǒng)一般采用傳統(tǒng)繼電器控制方式，由于多年使用，設(shè)備陳舊老化，經(jīng)常出現(xiàn)故障，而且膠帶輸送機的啟停均需要人工現(xiàn)場操作，已經(jīng)不適應(yīng)公司發(fā)展形勢。為進一步減人提效，實現(xiàn)礦井自動化，對地面矸石膠帶輸送機的電控系統(tǒng)進行自動化改造。

一、PLC控制與繼電器控制的區(qū)別

（1）繼電器控制邏輯是由大量物理繼電器連線組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而PLC控制邏輯是由程序（軟繼電器）組成，取消了大量的中間繼電器和時間繼電器等控制器件，簡化了硬件接線。

（2）要改變繼電器控制邏輯必須重新接線，工作量大，因此有的用戶寧愿拆除舊的控制柜而另外做一個新的電器控制柜；而修改PLC的控制邏輯只需要重新編寫程序即可。

（3）PLC性能指標(biāo)高，抗干擾能力強，能在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下長期穩(wěn)定工作。據(jù)統(tǒng)計，PLC控制系統(tǒng)的電氣故障僅為相應(yīng)功能繼電器控制系統(tǒng)故障的5%。

二、改造實施方案

1.更換給料機控制箱

（1）改變原有電磁式振動給料方式，采用變頻控制給料方式。根據(jù)電機功率及遠(yuǎn)程控制要求，采用ABB公司生產(chǎn)的ACS550-01型變頻器。該變頻器不僅能實現(xiàn)給料機變頻控制，還能夠使用標(biāo)準(zhǔn)的串行通信協(xié)議接受外部系統(tǒng)控制。

（2）變頻控制箱具有遠(yuǎn)程控制和就地控制功能，在遠(yuǎn)程控制下，通過集控4～20 mA電流信號的變化，調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率。通過集控遠(yuǎn)程停止操作，則變頻器停止輸出。在就地控制下，即通過變頻器控制箱上的控制鈕進行控制操作。

2.增加皮帶綜合保護

（1）在原有基礎(chǔ)上增設(shè)KHP153-K型煤礦用帶式輸送機保護裝置。該裝置具有啟動語音提示、啟動延時、故障顯示并停車等多種功能。

（2）增設(shè)GQQ0.1(A)型煙霧傳感器。以保證當(dāng)煙霧濃度達到15%時報警，中止皮帶運行，同時啟動灑水裝置，灑水降溫。將傳感器固定在皮帶機容易摩擦升溫起火部位的上方。

（3）增設(shè)GSH5(A)型速度傳感器。速度保護傳感器和磁鋼安裝在皮帶機導(dǎo)向滾筒支架和導(dǎo)向滾筒上，間隙＜3 mm，當(dāng)皮帶運轉(zhuǎn)速度超過或低于額定速度15%時，皮帶報警并終止運行。

（4）增設(shè)GVD30(A)型撕裂傳感器。防撕裂保護裝置安裝在輸送機上下兩層膠帶之間，固定在輸送帶縱梁上，靠近上層皮帶方向，當(dāng)運行的輸送帶縱向撕裂時，裝置報警并終止皮帶運行。

（5）將原有 GUJ20（A）型煤位傳感器改成 SFRD-603型雷達物位計。GUJ20（A）型煤位傳感器屬接觸式傳感器，不適應(yīng)運輸矸石，經(jīng)常誤動作。，SFRD-603型雷達物位計測量精度準(zhǔn)確，動作可靠。

3.更換機頭控制柜

（1）主回路元器件更換。皮帶機頭電動機功率為45 kW，原來使用CJ40-160接觸器。主觸頭經(jīng)常損壞，因此改成CKJ-250真空接觸器。將JR36-160型熱過載繼電器去掉，改成JD-6型電機綜合保護器。

（2）增加PLC控制原件。PLC選型主要考慮滿足現(xiàn)場控制需要，以及公司備件統(tǒng)一性選取。使用S7-300可編程控制器（ 主要包括 CPU313C 模塊、DI/DO8×DC24/0.5 A 模塊、AI8×12Bit模塊、ETH-MPI通信模塊以及輸入輸出繼電器等）。

4.增加上位機監(jiān)控功能

膠帶輸送機機頭、機尾安裝KBA5型網(wǎng)絡(luò)攝像儀，用于監(jiān)視機頭滾筒運轉(zhuǎn)情況及機尾給料機給料量大小。集控室安裝上位機，組態(tài)集控軟件通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控矸石膠帶輸送機運轉(zhuǎn)情況。

5.增加機尾自動泵水功能

安裝SONIC-2000型超聲波液位計用于監(jiān)視機尾水面高度。水泵控制系統(tǒng)接入PLC，實現(xiàn)遠(yuǎn)程啟停，當(dāng)水面達到一定高度時自動開泵。

三、改造后的控制方式

（1）檢修控制方式。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)打至“檢修”檔時，機頭、機尾分別能開停膠帶輸送機，給料機必須在機尾開停，給料量大小在機尾控制箱人為控制。機尾積水人為操作啟動水泵，膠帶輸送機各種保護全部有效。

（2）集中控制方式。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)打至“集中”檔時，按下膠帶輸送機啟動鈕，膠帶輸送機啟動，啟動后延時30 s自動開給料機，給料量大小由PLC程序控制。需要停膠帶輸送機時只需按下停鈕，給料機先停，給料機停止后延時5 min再停膠帶輸送機。機尾積水實現(xiàn)自動泵水，膠帶輸送機各種保護全部有效，膠帶輸送機給料機控制箱打“集控”。

（3）遠(yuǎn)程控制方式。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)打“遠(yuǎn)控”時，膠帶輸送機系統(tǒng)現(xiàn)場不能控制。必須由控制中心控制，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)膠帶輸送機及給料機啟停。給料機控制箱打集控，膠帶輸送機各種保護都起作用。

四、改造效果

改造后的的地面矸石膠帶輸送機控制統(tǒng)接線簡單，便于維修。以修改程序、設(shè)置參數(shù)的方式解決了以往更換元器件或改變電氣線路的方式。各種保護項目完善，安全生產(chǎn)得到可靠保障，改造前每班最少需兩人操作設(shè)備，改造后實現(xiàn)了自動化，每年節(jié)省人工費用24萬元、維修費及材料費用6萬元，經(jīng)濟效益大大提高，設(shè)備故障率降低，運行穩(wěn)定。