PLC在礦用帶式輸送機集中控制中的應用研究

郭鵬飛

（大同煤礦集團軒崗煤電有限責任公司焦家寨礦，山西 原平 034115）

膠帶運送機所處工作環(huán)境非常惡劣，常常發(fā)生故障，給煤礦生產(chǎn)造成損失，如何提高礦用帶式輸送機的工作可靠性以及運輸效率就變得尤為重要。通過調(diào)節(jié)交流發(fā)電機定子的供電頻率來調(diào)速的方式具有調(diào)節(jié)范圍寬、精度高、起動制動效果好以及穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，非常適用于礦用皮帶機的速度控制。目前井下帶式輸送機僅限于起動、停止的開環(huán)控制，功率不平衡，可靠性差，有必要對其智能閉環(huán)控制進行研究設(shè)計。本文以焦家寨煤礦原煤運輸系統(tǒng)為例，采用PLC控制方法對礦用帶式輸送機進行系統(tǒng)設(shè)計，針對輸送機的起動沖擊、功率不平衡等問題進行智能控制，以實現(xiàn)皮帶運輸機平穩(wěn)運行的目標。

1 膠帶輸送系統(tǒng)

焦家寨煤礦原煤運輸系統(tǒng)由五臺帶式輸送機構(gòu)成，其中前四臺為膠帶輸送機，另一臺為鋼絲芯強力帶。原煤先經(jīng)過強力帶輸送機，然后依次輸送到其余四臺普通輸送機進行傳送，最終輸送到儲煤倉庫，輸送系統(tǒng)如圖1所示。原系統(tǒng)運用的繼電器控制方式，保護速度慢，可靠性較差。

圖1 原煤礦皮帶輸送系統(tǒng)

2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

2.1 控制系統(tǒng)要求

將五臺輸送機編號為1～5#，輸送起始端為5#，末端為1#。要求打開啟動按鈕后，五臺輸送機逆向順序開啟，打開停止按鈕后順向延時停止，出現(xiàn)故障能夠通過急停鍵立即控制停止，如果是自動狀態(tài)發(fā)生故障，逆向輸送機應立即停止，啟動后應反饋給PLC狀態(tài)信號。

2.2 控制方案設(shè)計

采用兩臺PLC控制裝置，使用FX2N控制器進行編程，5#強力皮帶機采用交流6kV電壓，要求安全性較高，使用一臺PLC（三菱FX2N-48MT-001）單獨控制，其余四臺普通皮帶機配備380V交流電，使用另外一臺PLC(三菱2N-32MT-001)進行集中控制，兩臺并行控制，編程通過梯形圖形式進行。通過耦合隔離器來進行信號過濾，增強系統(tǒng)精確性。安全保護系統(tǒng)使用KJD18控制箱，根據(jù)傳感器監(jiān)測的信號來控制停機保護。采用集中控制時幾部皮帶機聯(lián)鎖運行。輸入信號主要是啟動、停止、復位及手動等按鈕信號，輸出信號主要為啟動、停止等動作信號以及一些報警信號。系統(tǒng)其他部分包括傳感器、輸出擴容繼電器、驅(qū)動控制及本安電源等部件。

3 PLC控制說明

將功能要求的開關(guān)輸入與輸出信號分配給兩臺PLC地址，包括啟動、停止、故障監(jiān)測的一些輸入信號及啟動、聯(lián)鎖、制動、故障指示等輸出開關(guān)信號，并定義了故障保護、延時處理等內(nèi)部位。采用PLC可編程控制器可實現(xiàn)集中、自動與手動三種工作方式，其中集中控制與自動控制的區(qū)別在于集中控制能將幾臺皮帶機聯(lián)鎖運行，而手動控制模式下PLC只是負責監(jiān)控皮帶機的運行狀態(tài)。集中控制狀態(tài)PLC接收操作室的起動或停止指令，自動實現(xiàn)運行及保護。本次設(shè)計采用KJD18控制箱來保護，通過繼電器控制動作。采用KGE17跑偏開關(guān)，根據(jù)跑偏程度選擇報警或停機。打滑保護開關(guān)使用KGS6型傳感器，用于監(jiān)測速度以及是否打滑。撕裂保護采用KGV2型傳感器，依靠監(jiān)測膠帶下垂量來判斷是否有撕裂故障，通過內(nèi)部開關(guān)實現(xiàn)停機控制。煙霧的控制采用KGV7A傳感器，安裝在巷道頂部。煤位傳感器采用KGU8型，用于判斷是否發(fā)生堆煤故障并控制停機。溫度檢測采用KGW8型傳感器，安裝在滾筒中部。其他一些線路保護裝置由相應繼電器或接觸器來控制。對于PLC的保護采用UPS不間斷電源，可以減小電源波動對PLC控制的影響，通過光電耦合器過濾外部信號，防止PLC電感損害，內(nèi)部電源熔斷絲可以防止PLC短路故障，采用本安電源保護。

運行系統(tǒng)，控制打點按鍵時發(fā)出開關(guān)信號，繼電器導通，電鈴響起，井下打點信號經(jīng)過光電耦合過濾偶輸入PLC，經(jīng)過PLC處理控制點打點。運行啟動過程時，通過按鍵開關(guān)觸發(fā)內(nèi)部位，進而控制定時器動作，延時啟動，啟動后觸發(fā)其他膠帶機定時器，進而以相同的啟動方式依次完成延時啟動，程序梯形圖如圖2所示，程序流程為：M110/M29→M7/M12→T0→M33→M110→M101→T1→T 14→M31→M102→M103→M104→M106。

圖2 啟動過程運行梯形圖

運行停機過程時，通過停止按鈕觸發(fā)內(nèi)部位，送煤機聯(lián)鎖輸出停止，觸發(fā)定時器，定時器控制4#輸送機停機，4#返回信號小時，通過內(nèi)部計算觸發(fā)3#機定時器，進而控制3#機停機，然后以相同的方式控制全部停機，程序梯形圖如圖3所示，停機過程為：M41→T14→M114→Y4→KM4→X04→T13→M113→Y3→T1→Y1→M112→Y2。

圖3 停機過程運行梯形圖

4 結(jié)論

文章通過分析當前煤礦帶式輸送機控制現(xiàn)狀，設(shè)計了井下帶式輸送機的幾種控制方案，以焦家寨煤礦的皮帶輸送系統(tǒng)為例，結(jié)合煤礦的實際要求，運用兩臺PLC對五臺輸送機進行了集中控制設(shè)計，對開關(guān)信號變量及保護裝置進行了系統(tǒng)的分析研究，通過梯形圖的方式完成了PLC對帶式輸送機的集中控制，為改善井下輸送系統(tǒng)的自動化提供了參考。