皮帶輸送機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究

陳上華

摘 要：皮帶輸送機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)是傳輸距離遠(yuǎn)、裝載量大，是碎散物料運(yùn)輸?shù)闹饕斔驮O(shè)備之一，在礦山等地方發(fā)揮著重要作用。它負(fù)責(zé)把井下的礦石運(yùn)出，為礦井的生產(chǎn)提供重要保障。為使礦井的皮帶物料傳送系統(tǒng)更安全、可靠，特開(kāi)發(fā)了一套全自動(dòng)化管理控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、方便、安全，可以實(shí)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)與料倉(cāng)倉(cāng)位監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)化啟動(dòng)、停止，達(dá)到減人提效、節(jié)能降耗的目的。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化控制;皮帶輸送機(jī);堆料傳感器;倉(cāng)位信號(hào)

中圖分類號(hào)：TH222 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2021）32-0032-03

Application Research on Belt Conveyor Automatic Control System

CHEN Shanghua

（Fujian Liancheng Manganese Mine Co.， Ltd.， Longyan Fujian 364000）

Abstract： The main advantages of belt conveyor are long transmission distance and large loading capacity. It is one of the main conveying equipment for the transportation of broken and bulk materials. It plays an important role in mines and other places. It is responsible for transporting the ore underground， providing an important guarantee for the production of mines. In order to make the belt material conveying system more safe and reliable， a set of fully automatic management and control system is developed. The operation of the control system is simple， convenient and safe. It can realize the linkage operation of the belt conveyor and the bin position monitoring system， realize the automatic start and stop of the belt conveyor system， and achieve the purpose of reducing people， improving efficiency， saving energy and reducing consumption.

Keywords： automatic control;belt conveyor;stacking sensor;position signal

傳統(tǒng)的皮帶輸送機(jī)控制器功能較為簡(jiǎn)單，只有啟停和相關(guān)保護(hù)功能。皮帶輸送機(jī)需要運(yùn)行時(shí)，一般是司機(jī)通過(guò)電話、信號(hào)裝置等與井下轉(zhuǎn)載司機(jī)聯(lián)系，存在效率低、環(huán)節(jié)多、皮帶輸送機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)以及故障時(shí)容易造成堵倉(cāng)等缺陷。為實(shí)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)的智能化操作，使控制系統(tǒng)更加安全、可靠、平穩(wěn)，特開(kāi)發(fā)了一套全自動(dòng)化管理控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)增加了速度保護(hù)、超溫保護(hù)、堆料保護(hù)、煙霧保護(hù)、皮帶撕裂保護(hù)、走偏保護(hù)、急停保護(hù)、皮帶打滑保護(hù)以及欠電壓保護(hù)等功能，并且能實(shí)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)的遠(yuǎn)程啟動(dòng)和停止[1]。該控制系統(tǒng)具有全自動(dòng)運(yùn)行模式和手動(dòng)運(yùn)行模式，操作簡(jiǎn)單、方便、安全，可以實(shí)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)與料倉(cāng)倉(cāng)位監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)化啟動(dòng)、停止，達(dá)到減人提效、節(jié)能降耗的目的。

1 皮帶輸送機(jī)的優(yōu)勢(shì)

隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展及材料運(yùn)輸規(guī)模的不斷擴(kuò)大，皮帶輸送機(jī)已經(jīng)成為碎散物料運(yùn)輸?shù)闹饕獧C(jī)械設(shè)備之一。同時(shí)，人們對(duì)皮帶輸送機(jī)設(shè)備的性能要求越來(lái)越高，對(duì)皮帶輸送機(jī)設(shè)備在材料運(yùn)輸過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性和高效性等的需求也越來(lái)越高。和其他運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備相比，皮帶輸送機(jī)存在以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)輸能力大，能不間斷地運(yùn)送物資，同時(shí)能在不停車的狀況下進(jìn)行卸載和裝載，不會(huì)因?yàn)榭蛰d而導(dǎo)致輸送間斷;運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，不僅單機(jī)輸送長(zhǎng)度日益增加，而且可由多臺(tái)單機(jī)串聯(lián)搭接成長(zhǎng)距離的輸送線路;自身質(zhì)量較輕，造價(jià)較低，因受載均勻，速度穩(wěn)定，工作過(guò)程的功率變化也不大;在相同的輸送條件下，皮帶輸送機(jī)所需的功率一般比較小[2-3]。

2 自動(dòng)化系統(tǒng)的組成

皮帶輸送機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)是由德國(guó)西門(mén)子公司設(shè)計(jì)制造的S7-300可編程序自動(dòng)控制器（Programmable Logic Controller，PLC）、SIMATIC WINCC視窗控制中心組態(tài)軟件、地面集成監(jiān)控儀、以太網(wǎng)交換機(jī)、倉(cāng)位感應(yīng)器、轉(zhuǎn)速傳感器、電壓傳感器、就地監(jiān)控終端、電流傳感器、煙霧感應(yīng)器、皮帶掃描裝置、溫度感應(yīng)器、皮帶跑偏裝置、急?？刂崎_(kāi)關(guān)、堆料傳感器、自動(dòng)報(bào)警裝置及各類安全保護(hù)器等構(gòu)成的人機(jī)接口控制器。

皮帶輸送機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖1。

3 皮帶輸送機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)置

料倉(cāng)中的堆料傳感器將料倉(cāng)內(nèi)物料的高度參數(shù)發(fā)送給皮帶輸送機(jī)控制系統(tǒng)，應(yīng)在PLC程序中設(shè)置連續(xù)感應(yīng)物料高度的時(shí)長(zhǎng)，防止因物料意外落下時(shí)，堆料傳感器誤感應(yīng)動(dòng)作導(dǎo)致皮帶機(jī)提前啟動(dòng)造成空轉(zhuǎn)。皮帶輸送機(jī)控制系統(tǒng)接收到料倉(cāng)中堆料傳感器發(fā)出的信號(hào)時(shí)，通過(guò)脈沖信號(hào)計(jì)算堆料的高度，并用計(jì)數(shù)器累計(jì)運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)。堆料傳感器的感應(yīng)時(shí)長(zhǎng)達(dá)到設(shè)定時(shí)長(zhǎng)后，皮帶輸送機(jī)、給料機(jī)按順序依次啟動(dòng)。在PLC程序中設(shè)置停止感應(yīng)時(shí)長(zhǎng)，當(dāng)堆料傳感器未感應(yīng)到倉(cāng)位信號(hào)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，給料機(jī)、皮帶輸送機(jī)依次按順序停止運(yùn)行。

4 工作原理

皮帶輸送機(jī)的機(jī)械部分主要由輸送帶、減速器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、托輥、驅(qū)動(dòng)滾輪、張緊裝置及制動(dòng)裝置等構(gòu)成。同時(shí)，輸送皮帶以封閉型式依次繞過(guò)換向滾輪和驅(qū)動(dòng)滾輪，下輸出帶與上輸出帶之間以托輥為基礎(chǔ)，并由張緊裝置供給拉牢力。工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將力矩傳導(dǎo)給驅(qū)動(dòng)滾輪，驅(qū)動(dòng)滾輪牽引輸送帶傳動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)物料的輸送。

礦井生產(chǎn)的礦石通過(guò)平巷運(yùn)輸卸載至料倉(cāng)，再由給料機(jī)喂料給皮帶輸送機(jī)，經(jīng)由皮帶輸送機(jī)運(yùn)送至地面。

當(dāng)料倉(cāng)內(nèi)礦石堆積至設(shè)定的開(kāi)機(jī)高度時(shí)，堆料傳感器將信號(hào)發(fā)送至皮帶機(jī)控制箱，控制箱發(fā)出信號(hào)，皮帶機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行。皮帶機(jī)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，給料機(jī)啟動(dòng)喂料。該控制系統(tǒng)即時(shí)收集現(xiàn)場(chǎng)皮帶輸送機(jī)運(yùn)行中所有工作點(diǎn)數(shù)據(jù)，包括料倉(cāng)的倉(cāng)位、皮帶電機(jī)運(yùn)動(dòng)速率、電機(jī)的電壓、電流等信息數(shù)據(jù)。在自動(dòng)識(shí)別到達(dá)設(shè)定參數(shù)值后，皮帶機(jī)開(kāi)始自動(dòng)工作，并即時(shí)監(jiān)測(cè)皮帶機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，全部過(guò)程由PLC軟件控制完成。該控制系統(tǒng)還可以按照設(shè)定好的相關(guān)技術(shù)參數(shù)和保護(hù)參數(shù)，自行開(kāi)始或終止皮帶輸送機(jī)的運(yùn)行[4-5]。

皮帶輸送機(jī)控制器設(shè)定有手動(dòng)、自動(dòng)及檢修等模式。PLC控制箱中設(shè)有皮帶輸送機(jī)手動(dòng)啟停控制器、故障報(bào)警、預(yù)警、噴水、超溫及張緊控制等輸出繼電器觸點(diǎn)，接收堆料信息、皮帶機(jī)開(kāi)停反饋、噴水反饋、給料機(jī)開(kāi)停反饋、各種傳感器等信息。操作臺(tái)可根據(jù)給料倉(cāng)的堆料傳感器信息，自動(dòng)控制開(kāi)停給料機(jī)、皮帶輸送機(jī)，也可通過(guò)手動(dòng)模式，按順序開(kāi)停給料機(jī)、皮帶輸送機(jī)。系統(tǒng)所有運(yùn)行參數(shù)均在操作臺(tái)的顯示屏顯示。

操作臺(tái)控制界面見(jiàn)圖2。

5 皮帶輸送機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)點(diǎn)

5.1 操作簡(jiǎn)單

該控制系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)操作和全自動(dòng)工作模式。使用計(jì)算機(jī)顯示界面能實(shí)現(xiàn)切換操作，簡(jiǎn)單方便又安全可靠。它具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)畫(huà)面，有數(shù)字屏幕可以顯示系統(tǒng)運(yùn)行速度、電壓、電流及環(huán)境溫度等數(shù)值，使得所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以一覽無(wú)余。

5.2 保護(hù)齊全

具有滾筒和電機(jī)超溫保護(hù)報(bào)警功能，當(dāng)感應(yīng)到滾筒和電機(jī)的溫度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)顯示并發(fā)出報(bào)警;具備缺相保護(hù)控制功能，當(dāng)監(jiān)測(cè)到一相缺少電流值時(shí)，控制系統(tǒng)顯示并發(fā)出報(bào)警;具有超速保護(hù)功能，當(dāng)皮帶機(jī)工作速度超過(guò)設(shè)定的速度值時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)并報(bào)警;具有機(jī)頭處堆料保護(hù)功能，當(dāng)皮帶機(jī)機(jī)頭處出現(xiàn)物料成堆時(shí)，自動(dòng)停止工作并發(fā)出報(bào)警;具有感應(yīng)煙霧保護(hù)功能，發(fā)生煙霧時(shí)自動(dòng)斷電、報(bào)警，并打開(kāi)自動(dòng)噴水設(shè)備;具有跑偏防護(hù)功能，對(duì)皮帶機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾及中間皮帶上的跑偏現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)跑偏較小時(shí)進(jìn)行警示但不停車，當(dāng)跑偏較大時(shí)進(jìn)行警示并及時(shí)停車;具有緊急停機(jī)閉鎖功能，在緊急情況下能使用緊急停機(jī)裝置實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)，但停止工作后只有在人工復(fù)位后才可以重新開(kāi)啟;具有皮帶防撕裂保護(hù)功能，實(shí)時(shí)掃描皮帶表面，發(fā)現(xiàn)皮帶表面有裂紋時(shí)發(fā)送報(bào)警信號(hào)，并提醒檢修[6-8]。

6 結(jié)語(yǔ)

此套皮帶輸送機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)投入使用后，實(shí)現(xiàn)了皮帶輸送機(jī)和料倉(cāng)給料系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，減少了皮帶機(jī)的空轉(zhuǎn)時(shí)間，節(jié)約了能耗，可以在發(fā)生隱患和產(chǎn)生故障時(shí)發(fā)出報(bào)警，把故障和隱患消滅在萌芽狀態(tài)。給料機(jī)系統(tǒng)可不再設(shè)置專職操作人員，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。

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