帶式輸送機(jī)速度自動控制系統(tǒng)優(yōu)化

摘 要：帶式輸送機(jī)是進(jìn)行物料輸送的重要設(shè)備，在運(yùn)輸過程中，依據(jù)物料運(yùn)輸量的變化進(jìn)行帶式輸送機(jī)速度的自動調(diào)節(jié)控制，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的要求。設(shè)計應(yīng)用了帶式輸送機(jī)速度自動控制系統(tǒng)，采用自動化變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)量與帶速的匹配，完成帶式輸送機(jī)的節(jié)能穩(wěn)定運(yùn)行，提高物料輸送的可靠性。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī);速度調(diào)節(jié);變頻調(diào)速

帶式輸送機(jī)是重要的輸送設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)長距離、大容量的物料輸送，隨著生產(chǎn)企業(yè)自動化程度的提高，對于帶式輸送機(jī)的性能要求同樣越來越高。

帶式輸送機(jī)進(jìn)行物料輸送的過程中，一般將速度設(shè)置為恒定值，由此保證帶式輸送機(jī)恒功率運(yùn)行，但是由于物料的不均性，使得帶式輸送機(jī)在運(yùn)載過程中不同時間及不同時期內(nèi)的負(fù)載不一致，這樣造成了帶式輸送機(jī)的做功效率低，產(chǎn)生了大量的無用功，造成了能源的浪費(fèi)，不能滿足節(jié)能環(huán)保的要求[1]。針對這一問題，采用變頻調(diào)速技術(shù)，設(shè)計帶式輸送機(jī)的速度自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，依據(jù)運(yùn)量的不同實(shí)現(xiàn)運(yùn)行速度的自動調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的節(jié)能高效運(yùn)行。

1 帶式輸送機(jī)速度自動控制系統(tǒng)方案

對于帶式輸送機(jī)的速度進(jìn)行自動化的控制，要依據(jù)在不同的生產(chǎn)階段的運(yùn)輸量的不同，將負(fù)載的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡姎庀到y(tǒng)的參數(shù)，來控制帶式輸送機(jī)的運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)自動化的調(diào)節(jié);并且在此基礎(chǔ)之上，要能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化后系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電能消耗的減少，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，實(shí)現(xiàn)煤礦的效益最大化[2]。

隨著物料輸送量的變化，帶式輸送機(jī)的電機(jī)功率也隨之變化，帶速與功率的關(guān)系如圖1所示，帶速增加則消耗的功率增加，降低帶速可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，但是帶速要受到輸送量、帶寬、生產(chǎn)能力等的要求，因此設(shè)計帶式輸送機(jī)速度自動控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對速度的自動控制調(diào)節(jié)。

帶式輸送機(jī)速度自動控制系統(tǒng)的整體方案框圖如圖2所示，從圖2中可以看出，系統(tǒng)可以分為檢測單元、控制單元及執(zhí)行單元三個部分，相互之間共同協(xié)作。

檢測單元包括對物料輸送量的檢測及帶速的檢測，將采集到的信號傳入PLC節(jié)能控制裝置。對物料的輸送量檢測，采用核子秤系統(tǒng)進(jìn)行物料的稱重分析，這種稱重方式如圖3所示，使用γ射線穿透所運(yùn)輸?shù)奈锪蠈?shí)現(xiàn)物料的稱重，這種方式檢測精度高，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，可以為PLC的數(shù)據(jù)分析提供可靠的依據(jù)。

控制單元采用PLC作為主要核心部件，根據(jù)接收到的檢測信號，經(jīng)過判斷，進(jìn)行速度的變頻調(diào)節(jié)及電機(jī)的啟停等控制，實(shí)現(xiàn)了依據(jù)物料的運(yùn)量來調(diào)節(jié)帶式輸送機(jī)的速度。執(zhí)行單元主要包括變頻調(diào)速裝置，依據(jù)來自PLC的控制信號，依據(jù)給定的策略輸出相應(yīng)的信號給到驅(qū)動電機(jī)，調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的功能。

2 帶式輸送機(jī)速度自動控制系統(tǒng)應(yīng)用

帶式輸送機(jī)速度自動控制系統(tǒng)檢測單元采用核子秤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對物料運(yùn)輸量的稱重檢測，帶速傳感器實(shí)現(xiàn)對輸送帶速度的檢測，所得的數(shù)據(jù)信息傳入到PLC控制器中進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析處理。PLC控制器是速度自動控制系統(tǒng)的核心部件，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并進(jìn)行相關(guān)指令的輸出。

在速度自動控制系統(tǒng)中，為了提高系統(tǒng)的可靠性，對系統(tǒng)采用雙CPU冗余的設(shè)計。采用雙CPU、雙電源模塊及雙通訊模塊的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備的系統(tǒng)控制。PLC雙CPU運(yùn)行系統(tǒng)，在正常工作的過程中，一臺CPU作為主控制系統(tǒng)，對所有設(shè)備進(jìn)行控制，另一臺備用CPU作為備用的控制系統(tǒng)，只進(jìn)行主控制系統(tǒng)的監(jiān)視，當(dāng)住控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，則備用CPU可立即實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的熱切換，備用控制系統(tǒng)發(fā)揮作用，保證帶式輸送機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

在進(jìn)行系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，同樣采用2臺核子皮帶秤進(jìn)行輸送物料量的檢測，2臺核子皮帶秤安裝在不同的位置，對于檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，增加運(yùn)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，當(dāng)皮帶空載時，皮帶秤無法檢測到數(shù)據(jù)，此時PLC控制器會輸出自動停車的型號，避免帶式輸送機(jī)的空運(yùn)行。

PLC控制器的運(yùn)行程序包含對帶式輸送機(jī)的啟?？刂啤⑦\(yùn)量的檢測、調(diào)速控制、緊急制動及打滑、撕帶等的保護(hù)。同時，對運(yùn)行的電機(jī)參數(shù)進(jìn)行檢測，并對調(diào)節(jié)后的輸送帶速度進(jìn)行速度反饋，經(jīng)過控制程序的計算，輸出相應(yīng)的變頻器信號，實(shí)現(xiàn)對帶式輸送機(jī)的自動調(diào)速。帶式輸送機(jī)采用機(jī)頭位置三電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，每臺電機(jī)配置相應(yīng)的變頻器，保持速度的同步及功率平衡。三臺電機(jī)的控制方式如圖4所示，采用主從控制器的方式控制三臺變頻器，一臺變頻器作為主傳動，其余兩臺變頻器為從動，保持與主電機(jī)的速度一直，保證三臺電機(jī)之間的速度同步。

三臺變頻器之間為保證電機(jī)的同步性，每兩臺之間采用PLC控制相互的順序，變頻器及主從控制器均安裝在地面的配電室，采用三菱內(nèi)部通訊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，提供控制的精確性，實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度的自動調(diào)節(jié)及檢測，并且可對變頻器的故障進(jìn)行檢測，當(dāng)系統(tǒng)存在過載、欠電壓等故障時，可以自主的進(jìn)行報警或停機(jī)，并向PLC傳遞故障信號，經(jīng)PLC決策執(zhí)行相應(yīng)指令，提高系統(tǒng)的可靠性。

3 總結(jié)

依據(jù)運(yùn)量的不同，對帶式輸送機(jī)的速度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，設(shè)計了速度自動控制系統(tǒng)，可以通過工控機(jī)實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的啟停、變頻變速、故障報警等功能，系統(tǒng)的設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，對帶式輸送機(jī)的改造方便，電氣系統(tǒng)的連接簡單，方便的進(jìn)行操作維護(hù)。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，采用速度自動控制系統(tǒng)，可以依據(jù)運(yùn)量的不同，較好的實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的全自動速度調(diào)節(jié)控制，滿足節(jié)能控制的要求。在系統(tǒng)的設(shè)計中，設(shè)置了手動和自動的運(yùn)行模式，可以依據(jù)工況的不同進(jìn)行選擇，提高了系統(tǒng)操作的可靠性，并且變頻器保證了電機(jī)避免受到?jīng)_擊電流的危害，保證帶式輸送機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高了物料輸送的可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙建軍.變頻跟蹤調(diào)速帶式輸送機(jī)PLC模糊控制系統(tǒng)設(shè)計[J].中國礦業(yè)，2020，29（03）：100-104.

[2]徐孝.基于永磁同步電機(jī)變頻自動張緊裝置的帶式輸送機(jī)動態(tài)特性研究[D].太原：太原理工大學(xué)，2019.

作者簡介：

李宗豪（1991- ），男，本科，2015年7月畢業(yè)于西安科技大學(xué)高新學(xué)院，助理工程師，研究方向：帶式輸送機(jī)。