淺議煤礦井下皮帶運輸中P L C的應用

武廷龍

（開灤股份呂家坨礦業(yè)分公司，河北 唐山 063017）

煤礦生產運輸工程中，皮帶運輸是一種比較常用的方式，其中皮帶運輸機運行性能在根本上決定了煤礦的生產效益。就其應用現狀來看，主要是由工作人員進行操作，存在的安全隱患比較大，并且人員調試設備的方式會增大設備運行的誤差，造成嚴重的經濟損害。而PLC在其中的應用，可以通過繼電邏輯控制與IT技術的聯合運行，提高設備協調管理效率，在保證生產安全的基礎上，不斷提高生產效益。

1 皮帶運輸機結構分析

皮帶運輸是煤礦井下生產常用的一種運輸方式，目前在技術角度上來說已經取得了一定的成果，常見的主要有順槽可伸縮式皮帶運輸機以及大傾角長距離皮帶運輸機等，現在已經得了廣泛的應用。其中，皮帶運輸機是影響整個系統運行的關鍵因素，對于其性能的衡量，一般都是選擇從運輸距離、帶速、運輸量以及驅動總功率等指標來進行研究評估。整個煤礦井下皮帶運輸結構主要包括控制系統、保護裝置以及皮帶運輸機。

1.1 控制系統

目前我國煤礦井下皮帶運輸系統雖然也利用了PLC來進行控制，但是在實際應用上還存在很大的局限性，僅僅停留在電子圖版方面，與國外發(fā)達國家的應用效果存在很大的差距，還需要就控制系統中存儲、計算以及邏輯推理等方面進行更為深入的研究[1]。

1.2 保護裝置

從皮帶運輸的整體運行效果上來看，系統的保護裝置技術還比較落后，只能完成最基本的防跑偏、堆煤、防打滑以及超溫灑水等操作，在運行安全性與靈敏性等方面還存在嚴重的不足。針對此種情況，需要積極吸取國外急停閉鎖開關、控制運輸帶縱向撕裂以及滾筒溫度控制等方面專業(yè)技術，不斷提高保護裝置的運行效果。

1.3 皮帶運輸機

目前煤礦生產中選擇利用的皮帶運輸機種類比較少，再加上煤礦生產環(huán)境的特殊性，在實際應用過程中，存在眾多因素影響降低了皮帶運輸機的運行效率。想要在整體上提高其運行效果，更進一步促進煤礦生產效率，就需要更深層次的對其進行研究，尤其是要做好特殊型專用皮帶運輸機的研究發(fā)展。

2 PLC運行原理分析

2.1 系統結構分析

PLC在煤礦井下皮帶運輸電控系統中的應用，分別采用操作PLC與保護PLC來完成各項操作，并通過電纜連接工程一個MPI網絡。其中，操作PLC模塊部分主要由1個電源模塊與一個CPU模塊，3個輸入與1個輸出模塊組成，以此配置來完成對PLC保護柜與上位機傳送信號的接收與輸入，然后根據邏輯控制操作面板中指示燈顯示情況，來將其中一部分輸入與輸出信號傳送給PLC保護柜，并將其余部分信息傳送到上位機[2]。當PLC與上位機處于正常通信狀態(tài)時，操作臺中繼電器會處于封閉狀態(tài)，相反的如果PLC與上位機處于通信中斷狀態(tài)時，則操作臺中繼電器會開啟，保證接點信號可以輸入PLC，并取代上位機信號。另外，保護PLC模塊主要由將1個電源模塊，1個CPU模塊，2個輸入與輸出模塊組成，此種結構組成來完成PLC傳送信號的接收與輸入，并以邏輯控制繼電器動作為依據，將所有輸入與輸出信號傳送到操作PLC中。

2.2 系統運行原理

將PLC系統應用到煤礦井下皮帶運輸中，需要對煤礦生產環(huán)境的特殊性進行綜合分析，PLC輸入與輸出應采用12路隔離設備進行信號隔離，并切阻性采用250V/5A接點容量。另外，為確保PLC控制皮帶運輸距離長度可以滿足實際生產需要，應將PLC輸出容量適當的調大，并利用轉換板與隔離板實現信號的隔離與放大，以此來實現控制距離的轉換[3]。另外，選擇利用隔離電路來帶動PLC控制設備，即便是設備在運輸過程中出現故障，對PLC系統造成的影響也比較小，不會產生直接性的損壞。這樣不僅可以提高煤礦井下運輸的安全性，同時還可以延長設備的使用年限。

3 PLC在煤礦井下皮帶運輸中的應用分析

3.1 PLC系統結構與功能

煤礦井下皮帶運輸方式，主要是電動機以均轉矩與均轉速綜合1+單機、2+單機的方式運行，不同方式其運行速度不同，而運行速度與運行具體情況主要由系統給定方式來決定。操作PLC主要是接收外來輸入信號，包括操作臺面板選擇開關信號、按鈕信號、上位機信號以及保護PLC信號等。以擬定邏輯控制操作臺面板指示燈狀態(tài)為依據，將信號傳遞給操作PLC，最終信號傳遞到上位機系統。PLC與上位機正常通信時，需要關閉繼電器，保證其不會發(fā)揮作用；而PLC與上位機通信中斷時，將繼電器開啟確保接點信號輸入PLC，取代來自上位機的信號。而安裝在繼電柜保護PLC主要包括電源模塊、輸出模塊、CPU模塊以及輸入模塊等，并且含有兩個輸入與輸出模塊。

3.2 PLC系統運行原理

煤礦井下皮帶運輸中均轉矩與均轉速運行都是選擇1+單機的運行模式，并且均轉矩運行調節(jié)系統主要速度調節(jié)與給定積分器共用的，因為速度調節(jié)器輸出給定值相同，這樣就決定了當單機中電流反饋強度相同時，傳動系統中直流與電流值將相同。其中，轉矩公式為：Te=Cm·Φe·Id，其中Cm表示點擊常數，Φe表示額定磁通，Id表示電機電樞電流。在運行過程中，電機屬于串聯激磁，則可以確定電機間Φe相同，當Id相同時，就可以確定轉矩相同，并且會形成均轉矩[4]。但是在實際運行過程中，系統處于均轉矩運行狀態(tài)時，想要保證速度達到規(guī)定要求，則要求1+電動機為一個完成的雙閉環(huán)系統，而2+電動機只屬于電流環(huán)跟隨系統，即便電機出力相同，但是運行速度之間也存在一定差異。當均轉速調運行調節(jié)系統處于驗繩狀態(tài)時，通過一個給定積分器輸出值來對回路速度進行調節(jié)，在電機反饋度相同的情況下，則可以確定電機轉速相同。但是在實際應用過程中，當系統處于運行狀態(tài)時，受1+電機與2+電機實際負載影響，會造成電流存在差異。3.3 單機運行與電動機電氣制動

電機運行為一個完整雙閉環(huán)系統，1+電機與2+電機運行原理基本相同，運行時如果運人為負力或者停車狀態(tài)，則會通過電氣制動方式避免對人員造成傷害。運行時電機磁繞組時間常數比較大，可以選擇增加2.5倍強電壓的方式來減少轉矩反向時間。如果電氣制動出現越位或者失壓等現象后，為降低傷害與損失，也應選擇電氣制動的方式停車，降低機械帶來的強大沖擊力。

4 結束語

煤礦井下皮帶運輸是比較常用的一種運輸方式，為提高其運行效率而利用PLC，可以更進一步實現運輸的自動化，既能保證運輸的安全性與效率，同時也可以減少設備的檢修，延長了設備的使用年限。

［1］武福現,高紀磊,李正華.煤礦井下自動化控制在皮帶運輸中的應用[J].河南科技,2014,15:123-124.

［2］馮世剛.煤礦皮帶運輸集控系統的設計[D].重慶大學,2013.

［3］黃世頂.東灘煤礦井下皮帶機集控改造及應用[D].電子科技大學,2012.

［4］段成軍.煤礦皮帶運輸系統中PLC技術的應用研究[J].科技風,2013,17:120.