自動化控制在煤礦井下皮帶運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

段志剛

中煤第一建設(shè)有限公司第十工程處 河北邯鄲 056000

1 皮帶自動化控制系統(tǒng)的特點

1.1 運作成本不高

煤礦井下皮帶控制系統(tǒng)利用遠程分布模式，能夠降低機組布線數(shù)量，以此來減少其運作成本，并不影響運作效率。皮帶自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性較高，并且還能夠進行軟件系統(tǒng)的調(diào)整，實現(xiàn)功能性的轉(zhuǎn)換，降低重新設(shè)計繁瑣的流程。同時，皮帶自動化控制系統(tǒng)還具備一定的故障自檢性能，能夠有效降低系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率，降低后期維修及維護的成本，并在發(fā)生故障后能夠及時檢測故障，為之后的故障維修提供便利[1]。

1.2 全分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

煤礦井下皮帶自動化控制系統(tǒng)主要是全分布式結(jié)構(gòu)，不僅可以實現(xiàn)井下的自動化控制，同時也能夠為地面工作帶來便利，在主機以及其他分機中，有著較強的關(guān)聯(lián)性，但卻又不會相互影響，在發(fā)生故障或其他重大異常事件時，能夠避免連鎖效應(yīng)。

1.3 自動化控制

在開展信息管理工作時，操作人員能夠做到遠程的信息接收與處理，以及設(shè)備監(jiān)管等工作。自動化系統(tǒng)能夠利用網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)動態(tài)化監(jiān)管，并進一步改進生產(chǎn)監(jiān)控的各項內(nèi)容。在各生產(chǎn)過程中，數(shù)據(jù)的收集和處理，都需要具備一定實時性，而遠程控制井下皮帶運輸系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)進行結(jié)合，則能夠進行圖像及視頻監(jiān)控，確保各生產(chǎn)流程的穩(wěn)定進行，以及監(jiān)控各流程的安全等，并實時共享控制系統(tǒng)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)中的信息[2]。

1.4 自動化故障檢測及診斷

皮帶自動化控制系統(tǒng)具備自動故障檢測及診斷性能，比如系統(tǒng)傳感設(shè)備以及PLC。若是系統(tǒng)在運作時出現(xiàn)信號干擾或其他方面的故障現(xiàn)象，那么系統(tǒng)則會即刻進行自動化檢測，在檢測到故障位置、故障起因、故障情況后，進行警報的發(fā)動。

2 皮帶自動化控制系統(tǒng)的主要功能

2.1 保護功能

煤礦井下皮帶自動化控制系統(tǒng)具有一定的保護能力，其主要分為三個層面：首先，電流保護。若是機組的電流出現(xiàn)異常偏高的現(xiàn)象，那么很有可能會對電機造成較大的破壞。在皮帶自動化控制系統(tǒng)中，可以通過增設(shè)電流變送器的方法來監(jiān)測電機中的電流信息，若是電流出現(xiàn)異常過大的現(xiàn)象，那么會及時進行停機處理，避免對電機造成損傷導(dǎo)致燒毀的現(xiàn)象；其次，故障保護。在皮帶自動化控制系統(tǒng)運作時，若是皮帶的運輸距離過大，那么也會提高故障的產(chǎn)生概率，因此在沿線等部分需要增設(shè)保護開關(guān)，利用信息識別技術(shù)來針對故障發(fā)生的位置等信息進行鑒別，以及對故障位置以及信息進行保護；最后，溫度保護。在運輸機運輸時，若長時間工作則會產(chǎn)生大量的熱量，而電機若是溫度過高，那么會對運輸機造成威脅，極易導(dǎo)致電機故障等現(xiàn)象。

2.2 硬件方案

為應(yīng)對井下復(fù)雜的工作環(huán)境，隨時預(yù)警皮帶運輸系統(tǒng)可能存在的安全隱患及設(shè)備故障信息，精確獲得需要檢測的數(shù)據(jù)，對輸送機進行實時保護，保障其安全穩(wěn)定運行，對各部分硬件設(shè)備進行了相應(yīng)選型。

（1）PLC 主控制器。PLC 主控制器在自動化控制系統(tǒng)中扮演著重要的角色，通過它可實現(xiàn)對帶式輸送機的故障預(yù)警、故障保護、電機啟停。根據(jù)自動化控制系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能需求，本文選用德國西門子S7-300 系列PLC 作為主控制器。

（2）皮帶跑偏檢測。單元跑偏傳感器選用型號為 GEJ30，可對帶式輸送機的皮帶跑偏情況進行檢測。將跑偏傳感器安裝在帶式輸送機底座兩側(cè)，布設(shè)間隔為 30 ～50 m，不限制安裝數(shù)量，并且均為并聯(lián)連接。傳感器設(shè)定一定的閾值，當皮帶偏離值超過閾值時，PLC主控制器會接收反饋信息，并進行保護控制，同時標識跑偏區(qū)域，工作人員可根據(jù)標識區(qū)域?qū)ε芷нM行詳細檢查并更換。

（3 ）皮帶堆煤檢測。單元堆煤傳感器選用型號為 GUJ30，將堆煤傳感器安裝在皮帶輸送機低洼處。當發(fā)生堆煤現(xiàn)象時，堆煤傳感器將信號向PLC 主控制器實時傳送，此時控制器顯示超出安全值并啟動相應(yīng)保護機制，同時標識堆煤具體區(qū)域，工作人員可根據(jù)標識區(qū)域?qū)Χ衙呵闆r進行處理[3]。

（4）皮帶打滑檢測。單元選用型號為KG5007A 的速度傳感器對皮帶打滑現(xiàn)象進行檢測，將速度傳感器安裝在皮帶運輸機端頭滾筒及皮帶中部。PLC 主控制器通過設(shè)定值與實際值的速度差值比對開判定皮帶是否產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，適時啟動控制保護系統(tǒng)，并組織工作人員對故障點進行檢查并進行故障保護。

（5）皮帶撕裂檢測。單元撕裂傳感器選用型號為 GVD1200，將其安裝在皮帶運輸機端頭張緊設(shè)備內(nèi)。帶式輸送機在正常工作過程時張緊力一般為固定值，當該數(shù)值減小時即可視為皮帶撕裂，此時立即關(guān)停帶式輸送機并啟動保護機制，及時組織工作人員對存在問題的膠帶進行更換。

2.3 維修操作控制

若是在煤礦井下設(shè)置生產(chǎn)設(shè)備，則進行日常維護便成為了至關(guān)重要的工作，而這也是保證設(shè)備穩(wěn)定運行，以及為煤炭生產(chǎn)提供保障的重要措施。在維護或維修工作完成后，還需要根據(jù)系統(tǒng)要求進行調(diào)整，盡量排除所有故障隱患。

3 結(jié)語

煤礦井下皮帶運輸系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)中至關(guān)重要的部分，能夠保證生產(chǎn)的穩(wěn)定安全。所以，需要針對井下皮帶運輸系統(tǒng)進行改進與優(yōu)化，而自動化控制技術(shù)的應(yīng)用則能夠很好地滿足這些要求，在保證煤礦穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，又能夠提高生產(chǎn)和運輸?shù)男省?/p>