帶式輸送機在線故障監(jiān)測系統(tǒng)的構建

摘 要：帶式輸送機是煤炭化工、冶金等領域的重要運輸設備，因此對帶式輸送機運行工作狀態(tài)進行檢測極其重要。本文構建了帶式輸送機在線故障監(jiān)測系統(tǒng)，設立了監(jiān)測分站和上位機監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)測分站采用跑偏開關、打滑開關、拉繩開關、撕裂開關、霍爾傳感器、信號采集單元等進行實時信號采集，并將各種信號參數通過CAN總技術發(fā)送給監(jiān)測上位機，上位機接受數據，經過處理后將這些數據顯示出來并能夠實時報警。該系統(tǒng)實現了帶式輸送機工作狀態(tài)的實時監(jiān)測。

關鍵詞：帶式輸送機；監(jiān)測單元；傳感器；監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號：TD528.1 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）33-0277-01

引 言

帶式輸送機具有結構簡單、輸送量大、輸送物料范圍廣泛、運距長、裝卸料方便、可靠性強、運費低廉等特點，它的優(yōu)越性已十分明顯，是國民經濟不可缺少的關鍵設備。近年來，隨著我國工業(yè)現代化的迅速發(fā)展，綜合機械化采礦工藝的推廣應用使得礦井的開采量和運輸量日益增大，從而長距離、大運量、大功率輸送設備的需求量越來越大。目前對帶式輸送機的研究大多停留在產品結構及機械性能方面的改進，在信息化和智能化技術快速發(fā)展的大趨勢下，帶式輸送機明顯跟不上工業(yè)化的進度，帶式輸送機行業(yè)必須將新型智能化、數字化、信息化技術注入到本行業(yè)產品中，因此在線故障監(jiān)測系統(tǒng)的構建，具有很大的必要性。此系統(tǒng)可以解決依靠人工巡檢費時費力的方式，減少了企業(yè)經濟損失，對安全成產有重要意義。

1 系統(tǒng)的總體設計

在線故障監(jiān)測系統(tǒng)通過基于PLC可編程控制系統(tǒng)，通過多個PLC建立工程分站。各個傳感器連接到PLC，進行信號的傳輸，每個PLC再通過總線協(xié)議，連接到上位機，實現信號的集中控制，完成在線監(jiān)控。當輸送機發(fā)生故障時，PLC接收到故障信號并進行同步的故障處理，同時通過PLC與主機上的組態(tài)系統(tǒng)連接，工作人員可在主機上監(jiān)測到PLC信號，即輸送機的工作情況，并通過組態(tài)系統(tǒng)將工作人員的操作執(zhí)行到輸送機上，實現輸送機的故障監(jiān)測和故障排除。

軟件的配置包括與所選硬件相匹配的應用軟件的選擇及運行程序的設計。程序設計主要有PLC程序的編寫、組態(tài)軟件的編程。組態(tài)系統(tǒng)選擇組態(tài)王軟件作為輸送機在線監(jiān)測系統(tǒng)的組態(tài)軟件，軟件界面配置有輸送機、故障開關、傳感器、PLC、控制按鈕、信號燈和數據調用系統(tǒng)，監(jiān)控人員可以通過組態(tài)系統(tǒng)的主界面實現對輸送機運行情況的曲線和數據的調用，同時又能對輸送機進行自動和手動的控制。該系統(tǒng)與PLC兼容性好，編程簡單，能夠實現自動化監(jiān)測。

2 系統(tǒng)的主要功能設計

2.1 跑偏狀態(tài)監(jiān)測

由于輸送帶自身的質量問題、安裝問題、托輥轉動不靈活問題等原因，跑偏成為帶式運輸機最常見問題。本系統(tǒng)適用于監(jiān)測長距離帶式輸送機跑偏問題。輸送機跑偏狀態(tài)采用DQK-2型兩級跑偏開關進行識別。當輸送帶運行中出現跑偏時，輸送帶觸碰開關立輥并使立輥偏轉，當立輥偏轉角度達到1級開關角度時，開關發(fā)出報警信號。當輸送帶跑偏嚴重，達到2級開關角度時，開關發(fā)出停機信號，實現輸送帶跑偏故障自動停機。當跑偏故障排除后，膠帶機正常運轉時，開關立輥可自動復位，回到初始狀態(tài)。其具有兩組獨立的常閉常開接點，并具有通訊接口，RS485地址編碼，實現聯(lián)網通訊，將跑偏信號發(fā)送至上位機，上位機監(jiān)測界面顯示報警信號，提示操作人員采取行動。

2.2 打滑狀態(tài)監(jiān)測

打滑是皮帶輸送機常見的故障之一，一旦發(fā)生打滑故障，易造成物料撒落、進料管堵塞、皮帶磨損、斷帶等異?，F象，影響皮帶機的正常運行。本系統(tǒng)采用DH-3系列智能打滑開關，應用電感感應原理檢測設備的正常旋轉或異常慢轉、停轉。具有自識別正常轉速的智能功能，屬于真正的欠速開關，當設備出現異常，轉速低于正常轉速的2/3時，輸出“異常慢轉”信號?？蔀橛嬎銠C及時反饋設備的運行情況，也可直接用于設備保護。

2.3 皮帶撕裂狀態(tài)監(jiān)測

皮帶撕裂分為縱向撕裂和橫向撕裂兩大類，基本上縱向撕裂占90%以上。皮帶撕裂是種破壞性很大的損壞形式，皮帶撕裂對大型帶式輸送機來說是非常嚴重的事故，嚴重的將造成價值上百萬元以上的整條皮帶報廢。

皮帶縱向撕裂故障檢測方法有漏料法檢測，采用KBZL-200型縱向撕裂開關，該縱向開關由一對撕裂開關和鋼絲繩兩部分組成，作為檢測元件，受到擠拉后，開關內滑軸移動使微動開關動作，從而發(fā)出信號與集控信號連接，通過控制電路發(fā)出警告信號，自動停機信號，使輸送機停止運行。從而防止輸送帶撕裂事故的發(fā)生。

3 在線監(jiān)測系統(tǒng)運用

系統(tǒng)原理：

輸送機的故障情況分為數字量信號監(jiān)測和模擬量信號兩種情況進行監(jiān)測：①數字量信號監(jiān)測，由輸送機上的跑偏、打滑、撕裂開關提供數字量信號給PLC，再由PLC進行信號處理及反饋調節(jié)；②模擬量信號監(jiān)測，該種監(jiān)測基于電磁感應原理，針對輸送帶的斷裂、抽動、脫膠和銹蝕故障等模擬量信號，通過霍爾傳感器將模擬量信號輸入到模擬量模塊EM235上，再通過模數轉換進行信號處理。這兩種監(jiān)測方法所得到的信號都統(tǒng)一在PLC和組態(tài)系統(tǒng)中進行整合，以實時監(jiān)測輸送機的工作情況。

4 結 語

系統(tǒng)實現了實時顯示輸送機發(fā)生的跑偏、打滑、撕裂、斷裂、抽動、脫膠、銹蝕等故障情況，人機界面實時報警，提醒監(jiān)控人員輸送機發(fā)生故障。實現了長距離皮帶機的狀態(tài)監(jiān)控，免去了人力巡檢，能夠實時判斷輸送機發(fā)生故障的位置，方便工作人員到現場檢查故障程度，排除故障。組態(tài)系統(tǒng)可以實時檢測和觀測輸送機運行時的曲線和數據，方便監(jiān)控人員分析輸送機的運行情況，以判斷輸送機何時何處發(fā)生故障，同時可以保存歷史曲線和歷史數據，用來與實時數據進行對比。

參考文獻

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收稿日期：2018-10-10