帶式輸送機自動化控制技術(shù)研究與應(yīng)用分析

李 浩

（山西長治三元晉永泰煤業(yè)有限公司，山西 長治 047100）

引言

帶式輸送機廣泛應(yīng)用于我國煤礦開采工程，作為最重要的運輸設(shè)備，直接影響著整個工程的開采量，將自動化控制技術(shù)應(yīng)用在帶式輸送機工作過程中可以有效解決在輸送中存在的故障問題，有助于提高開采工程的機械管理質(zhì)量和效率水平，同時延長設(shè)備的使用壽命，保證礦井工作的安全性與穩(wěn)定性。

1 技術(shù)優(yōu)勢

新時期，以PLC技術(shù)為代表的帶式輸送機自動化控制技術(shù)最為常用，該技術(shù)以數(shù)字運算的形式實現(xiàn)對相關(guān)傳輸設(shè)備的控制，技術(shù)編程人員可以根據(jù)工程的實際需要編寫好控制程序的命令流，作為數(shù)字化與自動化技術(shù)的集成體現(xiàn)。隨著電子元件的整體性能逐漸提升，相關(guān)電子產(chǎn)品的應(yīng)用成本得到了顯著降低，有效降低了自動化控制技術(shù)的開發(fā)和設(shè)計成本。其突出優(yōu)勢還表現(xiàn)在以下幾方面：

1）功能優(yōu)勢。帶式輸送機自動化控制技術(shù)的功能強大，在PLC技術(shù)不斷完善的過程中，邏輯運算、順序控制等外延功能賦予了帶式輸送機更高效、穩(wěn)定的動能[1]。

2）編程優(yōu)勢。在繼承了傳統(tǒng)繼電控制形式優(yōu)點的基礎(chǔ)上，自動化控制技術(shù)保留了線路清晰的特點，并大幅度降低了輸送機運行過程中的程序編寫難度，更符合礦井開采運輸人員以及電氣技術(shù)管理人員的專業(yè)操作慣性。

3）突出的抗干擾能力。應(yīng)用自動化控制技術(shù)的帶式輸送機內(nèi)部集成了更多高效電路，且在輸送設(shè)備的生產(chǎn)過程中引入了更先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，降低了故障發(fā)生概率。不僅如此，在應(yīng)用了自動化控制技術(shù)后，帶式輸送機可以更好地開展自我檢測，有利于及時發(fā)現(xiàn)潛在故障[2]。

2 技術(shù)模塊

2.1 硬件模塊

以PLC技術(shù)為代表的帶式輸送機自動化控制技術(shù)主要由ROM、CPU、輸入電路和輸出線路等組成控制芯片，其中邏輯信號處理流程可以對輸送機加以控制，增加了整個體系組件的集中度，降低了電磁信號對系統(tǒng)的不良干擾。其中，在硬件系統(tǒng)中的信號顯示模塊中，應(yīng)根據(jù)操作需要安裝模擬盤，采用發(fā)光管組成顯示器，進(jìn)一步顯示帶式輸送機的運行狀態(tài)，以便相關(guān)工作人員在操作臺就能實現(xiàn)對帶式輸送機的實時監(jiān)控。在自動化技術(shù)的硬件模塊中，故障顯示模塊是最重要的部分，為了確保整個自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，需要對帶式輸送機在運行過程中的常見故障進(jìn)行一一編號，同時在信號模擬盤下方安裝數(shù)碼管，將正常工作狀態(tài)時的數(shù)碼管顯示為“0”，將其他故障原因設(shè)置為其他對應(yīng)數(shù)碼管的數(shù)字，以便相關(guān)工作人員能夠明確掌握帶式輸送機在運行中的全故障類型，并初步形成故障說明表，如表1所示。

表1 帶式輸送機自動控制技術(shù)故障顯示說明

在故障顯示的基礎(chǔ)上，還應(yīng)在操作臺外部安裝相關(guān)警報電笛，當(dāng)出現(xiàn)上表所述的故障時能夠及時進(jìn)行自動報警，確保相關(guān)工作人員能夠及時進(jìn)行人工處理。

需要注意的是，帶式輸送器的傳感裝置的選用應(yīng)具備以下幾點功能。首先，是監(jiān)測皮帶運行狀態(tài)的速度傳感裝置，以確保能夠及時發(fā)現(xiàn)皮帶的異常運行速度，并經(jīng)由主控制回路產(chǎn)生信號。其次，是溫度和煙霧傳感裝置，考慮到礦井開采運輸環(huán)境的特殊性，為了保證生產(chǎn)環(huán)境的安全性，在帶式輸送機的相關(guān)設(shè)備中還應(yīng)對運行過程中的溫度和煙霧濃度進(jìn)行檢測，當(dāng)出現(xiàn)溫度異常情況時能夠?qū)Φ谝粫r間啟動降溫灑水裝置，降低環(huán)境內(nèi)的整體溫度。當(dāng)輸送機運行環(huán)境內(nèi)的煙霧濃度超過0.1 mg/m3時，立刻發(fā)出警報信號并采取有效防護(hù)措施。最后，是皮帶跑偏和煤位傳感裝置。當(dāng)皮帶在運行過程中出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象時能夠立即監(jiān)控主機及時停止皮帶，同時檢測煤炭運輸高度，防止超載。

2.2 軟件模塊

以PLC自動化控制技術(shù)的軟件系統(tǒng)為例，其現(xiàn)場控制和遠(yuǎn)程控制都需要借助以太網(wǎng)完成數(shù)據(jù)傳輸與交換，在帶式輸送機遠(yuǎn)程控制的操作服務(wù)器上普遍帶有客戶端及驅(qū)動，整體軟件框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 軟件系統(tǒng)模塊框架結(jié)構(gòu)

作為自動化控制結(jié)構(gòu)，其人機界面的整體設(shè)置更人性化，相關(guān)操作人員可以借助計算機顯示器和相關(guān)設(shè)備進(jìn)一步與帶式運輸機系統(tǒng)進(jìn)行綜合對話，整體的操作性更強。不僅如此，操作界面的綜合設(shè)計更簡潔，各類按鈕和菜單簡潔直觀，為技術(shù)作業(yè)人員提供識別操作上的幫助，同時將全過程產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，以供后續(xù)查詢需要。軟件模塊中的圖形界面可以實時顯示各類數(shù)據(jù)圖與畫面，例如設(shè)備運行參數(shù)曲線、故障預(yù)警，使技術(shù)人員更全面地了解和掌握實施運行情況，為后續(xù)參數(shù)調(diào)整和控制提供真實依據(jù)。自動化控制技術(shù)的軟件模塊還包括對故障信息的實施記錄與分析，當(dāng)帶式輸送機出現(xiàn)故障時，可以自行與數(shù)據(jù)庫故障類型進(jìn)行比對，并明確區(qū)域和位置，為技術(shù)人員排除確認(rèn)故障提供科學(xué)的決策建議[3]。

3 應(yīng)用分析

3.1 基本功能

在應(yīng)用帶式輸送機的自動化控制技術(shù)時，需要考慮到單部和多部輸送機的基本功能。就單部帶式輸送送機來說，在運輸?shù)倪^程中，整個皮帶系統(tǒng)應(yīng)處于可全線語音呼叫與預(yù)警的狀態(tài)，以此來保證能夠及時處理緊急事故與安全隱患，避免安全事故的發(fā)生。相應(yīng)地，在落煤點還要安裝遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控設(shè)備，并在輸送機上安裝防止跑偏、堆煤等相關(guān)的保護(hù)裝置。針對多部帶式輸送機，在自動方式下應(yīng)根據(jù)工程需要完善程序功能，確保啟動與停止的靈敏度，能夠有效實現(xiàn)單臺設(shè)備的啟停，且控制臺還應(yīng)具備自診斷功能和自主記憶功能。

3.2 過程控制

自動化控制技術(shù)中的過程控制是針對井下復(fù)雜開采情況的傳感和保護(hù)裝置，在實際應(yīng)用中可以幫助自動復(fù)位，有效避免安全事故的發(fā)生。需要注意的是，在帶式輸送機運行的過程中，除了完善的自動化控制系統(tǒng)還需要具備相關(guān)的手動控制功能，以便加強對電機的安全保護(hù)。

3.3 故障維修

受礦井生產(chǎn)條件復(fù)雜等多方面因素的影響，帶式輸送機在運行中不可避免地會出現(xiàn)各種故障，為了有效避免安全隱患的發(fā)生，減少故障產(chǎn)生，在應(yīng)用自動化控制技術(shù)的過程中還應(yīng)加強對相關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)的綜合維護(hù)。一方面，在設(shè)備層面，應(yīng)加強對自動化系統(tǒng)硬件設(shè)施的全方位檢查；另一方面，在軟件系統(tǒng)層面，要做好對不同軟件模塊功能的測試。在日常維修和養(yǎng)護(hù)的過程中，應(yīng)進(jìn)一步引入更先進(jìn)的人工檢測模式，力求全面排除各項故障和安全隱患。

4 結(jié)語

作為煤礦開采工程關(guān)鍵的生產(chǎn)運輸系統(tǒng)，應(yīng)進(jìn)一步提升帶式運輸機運行的穩(wěn)定性和安全性，加快實現(xiàn)自動化控制改造。作為相關(guān)工程人員，應(yīng)全面深入地了解自動化控制技術(shù)在帶式輸送機上的應(yīng)用優(yōu)勢，積極開展技術(shù)研究，不斷提高應(yīng)用效果，在有效降低運行故障和安全隱患發(fā)生率的同時，全方位提高皮帶運輸過程的質(zhì)量和效率水平，加快煤炭工程的自動化設(shè)備改造與技術(shù)升級。