關(guān)于礦用帶式輸送機(jī)的預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

宋向上

（山西三元煤業(yè)股份有限公司，山西 長(zhǎng)治 046000）

1 概述

礦用帶式輸送機(jī)是礦產(chǎn)資源開(kāi)采過(guò)程中的重要機(jī)械設(shè)備，也是大型的物體傳輸設(shè)備。礦用帶式輸送機(jī)具有承載力強(qiáng)、運(yùn)輸距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，非常適合大型礦產(chǎn)開(kāi)采工作實(shí)施。在我國(guó)山西、內(nèi)蒙古、四川等礦產(chǎn)資源豐富地區(qū)，礦用帶式輸送機(jī)的使用非常重要。在當(dāng)前我國(guó)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，主要包括有DTS 固定帶式傳送機(jī)、TD75 帶式傳送機(jī)、DC 帶式傳送機(jī)等多種機(jī)械。某型號(hào)帶式輸送裝置見(jiàn)圖1。

圖1 礦用帶式輸送機(jī)裝置結(jié)構(gòu)

帶式輸送機(jī)在當(dāng)前礦產(chǎn)企業(yè)開(kāi)采中應(yīng)用非常普遍，運(yùn)行狀況直接影響到礦產(chǎn)資源開(kāi)采的工作效率。但是，在礦用帶式輸送機(jī)使用過(guò)程中，還存在故障發(fā)生頻率較多的問(wèn)題，其主要故障包括結(jié)構(gòu)故障、電力故障以及構(gòu)件損壞等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了礦用帶式輸送機(jī)的正常工作運(yùn)行。

傳統(tǒng)的礦用帶式輸送機(jī)故障處理采用發(fā)現(xiàn)問(wèn)題再進(jìn)行處理的方式，其處理效率較低。而在當(dāng)前智能化技術(shù)發(fā)展的背景下，為了提高帶式輸送機(jī)故障處理效率，提升其運(yùn)輸質(zhì)量，選擇使用礦用帶式輸送機(jī)智能化預(yù)警系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)礦用帶式輸送機(jī)故障的提前預(yù)警和監(jiān)測(cè)，最大程度上提升了礦用帶式輸送機(jī)故障解決的效率，也有利于其工作效率的提升，對(duì)于礦產(chǎn)企業(yè)開(kāi)采而言更是有重要的意義。

2 礦用帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 預(yù)警系統(tǒng)整體框架設(shè)計(jì)

預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首先是對(duì)系統(tǒng)的整體模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)整體模塊設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)更具有合理性。在預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)功能要求，將系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主控模塊以及沿線設(shè)備模塊兩部分，分別完成系統(tǒng)的預(yù)警功能和信號(hào)采集功能。預(yù)警系統(tǒng)整體框架見(jiàn)圖2。

圖2 礦用帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)整體框架

首先，系統(tǒng)主控模塊是預(yù)警系統(tǒng)的主控裝置模塊，其主要承擔(dān)系統(tǒng)的核心命令發(fā)送工作，對(duì)系統(tǒng)的整體工作進(jìn)行合理控制，保證系統(tǒng)工作運(yùn)行效率[1]。在系統(tǒng)主控模塊當(dāng)中，PLC 處理器是系統(tǒng)的核心裝置，起到重要控制作用，并且監(jiān)控上位機(jī)也要以其指令進(jìn)行工作。其下屬控制組合控制模塊還包括預(yù)警模塊、I/O 接口模塊、沿線設(shè)備控制模塊等。

其次，沿線設(shè)備控制模塊也是其重要的工作模塊。其主要完成實(shí)際的操作控制，包括多功能語(yǔ)音電話功能、急停閉鎖開(kāi)關(guān)、機(jī)尾下位機(jī)等結(jié)構(gòu)組成，也涉及到信號(hào)數(shù)據(jù)采集等功能，對(duì)于后續(xù)的系統(tǒng)工作運(yùn)行有重要的影響。在整個(gè)系統(tǒng)模塊工作運(yùn)行的過(guò)程中，沿線設(shè)備模塊與系統(tǒng)整體框架模塊進(jìn)行有效的連接，保證了故障報(bào)警等工作實(shí)施。

2.2 礦用帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

（1）數(shù)據(jù)采集功能：要想做到對(duì)礦用帶式輸送機(jī)進(jìn)行故障檢測(cè)以及故障排查，就要對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)有采集效果。在實(shí)際系統(tǒng)工作運(yùn)行的過(guò)程中，通過(guò)預(yù)警系統(tǒng)的采集終端設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集功能實(shí)現(xiàn)。

（2）系統(tǒng)控制功能：在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，其應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)的故障問(wèn)題對(duì)整個(gè)礦用帶式輸送機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行合理的控制，保證礦用帶式輸送機(jī)工作更加安全有效。如，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，在系統(tǒng)前端設(shè)備中選擇有急停閉鎖開(kāi)關(guān)模塊，就是針對(duì)系統(tǒng)的工作運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行緊急控制，從而保證系統(tǒng)工作運(yùn)行效率更高[1]。

（3）通訊功能：在系統(tǒng)具體工作運(yùn)行中PLC 核心處理器與上位機(jī)或者其他主控裝置之間要進(jìn)行良好的數(shù)據(jù)通信，從而保證數(shù)據(jù)系統(tǒng)工作運(yùn)行質(zhì)量更高。如，在實(shí)際的系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，RS485 總線就是系統(tǒng)的通訊模塊，對(duì)系統(tǒng)的指令發(fā)送進(jìn)行有效的通訊。

（4）報(bào)警警示功能：在運(yùn)輸機(jī)出現(xiàn)故障后，可以進(jìn)行有效的報(bào)警，在其報(bào)警系統(tǒng)中最主要設(shè)計(jì)有指示報(bào)警系統(tǒng)以及語(yǔ)音報(bào)警模塊。

（5）保護(hù)功能模塊：在實(shí)際的保護(hù)功能設(shè)計(jì)過(guò)程中，包括有過(guò)流、斷相、漏電保護(hù)功能，提升礦用帶式輸送機(jī)工作運(yùn)行過(guò)程中的保護(hù)工作，對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行也有非常重要的作用。

2.3 礦用帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

（1）PLC 系統(tǒng)是整個(gè)礦用帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)的核心裝置，起到了核心控制功能。本次設(shè)計(jì)中選擇S7-300 可編程邏輯控制裝置，其具有控制效果好、施工用空間大、通訊方式多樣以及抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)[2]。

（2）傳感器模塊是系統(tǒng)故障采集的重要裝置。在其具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，針對(duì)傳送對(duì)跑偏、撕裂、超速、張力、振動(dòng)故障以及電流、環(huán)境煙霧值進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，能夠有效地提升系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集效率。①選擇用KGW200H 型礦用溫度變送器，實(shí)現(xiàn)對(duì)滾筒溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；②選用GSC6-SC 安全型轉(zhuǎn)速傳感裝置，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行速度故障進(jìn)行有效采集；③選擇使用WBI414S43 型電力數(shù)據(jù)采集裝置，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工作電流的有效監(jiān)控；④選擇GQQ0.1 本質(zhì)安全型煙霧傳感裝置，在具體的工作運(yùn)行過(guò)程中，其響應(yīng)工作時(shí)間合理的控制在30s 范圍之內(nèi)，具有良好煙霧感應(yīng)功能，促進(jìn)系統(tǒng)對(duì)煙霧進(jìn)行分析[3]。

2.4 預(yù)警系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)工作運(yùn)行流程見(jiàn)圖3。預(yù)警系統(tǒng)軟件主要功能包括：系統(tǒng)啟動(dòng)功能，保證系統(tǒng)工作運(yùn)行過(guò)程中可以良好的完成啟動(dòng)工作，幫助系統(tǒng)運(yùn)行。其次，故障排查功能，通過(guò)系統(tǒng)軟件故障排查功能設(shè)計(jì)，保證預(yù)警工作過(guò)程中可以對(duì)故障進(jìn)行有效的排查。第三，故障報(bào)警功能，采用傳感器對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并通過(guò)數(shù)據(jù)分析完成之后，可以對(duì)系統(tǒng)張緊電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及抱閘電機(jī)進(jìn)行信號(hào)反饋，并實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。

圖3 帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)工作流程

3 應(yīng)用分析

通過(guò)框架設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)以及功能設(shè)計(jì)，完成了帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)[4]。為了保證本次帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理有效，采用試驗(yàn)平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)的工作性能進(jìn)行了檢測(cè)。在進(jìn)行具體的試驗(yàn)分析過(guò)程中，針對(duì)帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)控的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了合理分析，其中包括電機(jī)溫度測(cè)量分析、滾筒溫度測(cè)量分析、煙霧狀態(tài)監(jiān)測(cè)、電流監(jiān)測(cè)、運(yùn)行速度監(jiān)測(cè)、跑偏值監(jiān)測(cè)、斷裂系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。通過(guò)對(duì)預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行合理監(jiān)測(cè)，帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)控工作狀態(tài)良好，并能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的監(jiān)控。實(shí)際系統(tǒng)測(cè)評(píng)中，相關(guān)試驗(yàn)人員設(shè)置了帶式輸送機(jī)故障試驗(yàn)，對(duì)電機(jī)進(jìn)行故障試驗(yàn)以及傳送速度進(jìn)行故障試驗(yàn)，帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)控可以良好的實(shí)施故障報(bào)警功能。證明預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能使用合理。

表1 帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)控參數(shù)

4 結(jié)語(yǔ)

本文為基于PLC 控制模塊以及傳感器模塊的帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件模塊設(shè)計(jì)、軟件流程設(shè)計(jì)以及具體運(yùn)行效果分析以及對(duì)系統(tǒng)的測(cè)評(píng)，確定該系統(tǒng)工作運(yùn)行正常。對(duì)帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)有一定的推廣價(jià)值。