皮帶運(yùn)輸機(jī)中集中控制系統(tǒng)的應(yīng)用

段善普

（山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司屯蘭礦， 山西 古交 030206）

引言

近年來，在礦井開采中隨著機(jī)械化應(yīng)用水平的不斷提升，使得我國(guó)的礦井開采效率得到大幅提升。在煤礦井下開采過程中，皮帶運(yùn)輸機(jī)是較為重要的運(yùn)輸設(shè)備，其運(yùn)行的高效性也是提高采煤效益的關(guān)鍵所在。將集中控制系統(tǒng)有效應(yīng)用于皮帶運(yùn)輸機(jī)管理過程中能夠大幅提高煤礦運(yùn)輸工作效率以及保障運(yùn)輸正常、安全。

1 皮帶運(yùn)輸機(jī)概述

皮帶輸送機(jī)是井下采礦重要運(yùn)輸設(shè)備，主要是借助煤炭與皮帶之間形成的摩擦力實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭的運(yùn)輸，其主要由分布于兩端的滾筒與閉合傳送帶組成，通過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)來帶動(dòng)皮帶進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。目前，大傾角長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)、可伸縮順槽式帶式輸送機(jī)是較為常用的兩種類型的皮帶輸送機(jī)。在皮帶輸送機(jī)運(yùn)行過程中，主要由控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)共同發(fā)揮驅(qū)動(dòng)作用。首先，控制系統(tǒng)是皮帶輸送機(jī)管理系統(tǒng)的核心，通過操作臺(tái)、工控臺(tái)、控制柜及相關(guān)配套軟件等，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)皮帶輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況的有效調(diào)節(jié)與控制。如當(dāng)皮帶運(yùn)輸機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，設(shè)備在操控臺(tái)的指令下進(jìn)行各項(xiàng)正常作業(yè)。若是控制系統(tǒng)處于維修狀態(tài)，則會(huì)在保護(hù)指令下對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修，直至故障排除才恢復(fù)運(yùn)輸。保護(hù)系統(tǒng)發(fā)揮的主要作用就是防止皮帶跑偏、防打滑、堆煤，以及進(jìn)行速度、溫度、煙霧、灑水等方面的控制，甚至在大型煤礦開采中還涉及到了對(duì)滾筒溫度控制、急停閉鎖等模塊的應(yīng)用，提高保護(hù)效果。

2 集中控制系統(tǒng)在皮帶輸送機(jī)中的應(yīng)用

2.1 PLC 控制系統(tǒng)的應(yīng)用

PLC 控制主要是通過相關(guān)控制命令的預(yù)先編寫，在皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行的特定信號(hào)命令條件下進(jìn)行觸發(fā)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行的有效控制。PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成主要包括電源、CPU、程序編輯器、輸入電路、輸出電路、系統(tǒng)程序等。

2.1.1 皮帶運(yùn)輸控制

在皮帶運(yùn)輸控制過程中，集控室工作人員通過對(duì)控制臺(tái)的操作，把轉(zhuǎn)換開關(guān)打到集控狀態(tài)，給予皮帶一定運(yùn)行速度。在按下啟動(dòng)鍵之后，PLC 系統(tǒng)則以內(nèi)部編程邏輯方式展開自檢，在檢測(cè)到系統(tǒng)電機(jī)、各滾筒、張緊絞車壓力、減速器油壓、變頻系統(tǒng)備等處于正常狀態(tài)之后，則按照編程邏輯順利對(duì)各電機(jī)、泵機(jī)、風(fēng)扇等設(shè)備進(jìn)行正常啟動(dòng)。皮帶電機(jī)在變頻器控制實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，并達(dá)到給定速度之后進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)操作人員可以通過可視化界面實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中的設(shè)備信息進(jìn)行直觀查看。若是需要對(duì)皮帶進(jìn)行停止操作，則按下停止按鈕，此時(shí)PLC 系統(tǒng)接到停止信號(hào)的同時(shí)，依次停止相應(yīng)的設(shè)備運(yùn)行。當(dāng)轉(zhuǎn)化開關(guān)處于檢修狀態(tài)時(shí)，操作人員能夠借助對(duì)可視化界面上相應(yīng)功能模塊的操作來實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)設(shè)備的啟動(dòng)、停止。

2.1.2 皮帶運(yùn)輸保護(hù)

集中控制系統(tǒng)對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)的保護(hù)主要是通過將系統(tǒng)采集到的電機(jī)電流、電壓、轉(zhuǎn)速、軸承溫度、油溫、油壓等設(shè)備信息傳輸?shù)絇LC 系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)滾筒、絞車泵站等設(shè)備的有效控制，達(dá)到較好的保護(hù)效果。在集中控制系統(tǒng)中較為常見的保護(hù)信號(hào)包括堆煤、跑偏、煙霧、超溫灑水、皮帶打滑、縱向撕裂等。借助沿線系列組合的音電話與急停閉鎖信號(hào)的有效傳遞，系統(tǒng)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理后，通過內(nèi)部邏輯程序設(shè)定對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)正常與否進(jìn)行判斷，若是判斷為非正常狀態(tài)則進(jìn)行相應(yīng)的停機(jī)保護(hù)。例如，若是機(jī)尾給煤過大使得驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流大幅增加，超出了系統(tǒng)設(shè)定的保護(hù)值，此時(shí)系統(tǒng)控制皮帶停止運(yùn)轉(zhuǎn)，以免燒毀電機(jī)。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)判斷減速器油溫高于設(shè)定值，將會(huì)自動(dòng)開啟冷卻風(fēng)扇對(duì)電機(jī)進(jìn)行冷卻，若是系統(tǒng)在對(duì)減速器油溫進(jìn)行監(jiān)控過程中，檢測(cè)到油溫過低，則會(huì)在內(nèi)部控制下運(yùn)行加熱器進(jìn)行加熱，確保減速器油溫處于正常值范圍。在對(duì)張緊泵站壓力控制方面，系統(tǒng)接收到信號(hào)之后對(duì)張緊油缸壓力進(jìn)行判斷，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定的最小值時(shí)，則自動(dòng)開啟泵站電機(jī)，直到達(dá)到壓力下限值才自動(dòng)停止。對(duì)于皮帶出現(xiàn)的堆煤、煙霧、跑偏、超溫灑水、縱向撕裂、打滑等故障，當(dāng)相應(yīng)的傳感器接收到故障信號(hào)之后，對(duì)PLC系統(tǒng)發(fā)出停機(jī)信號(hào)，停止皮帶運(yùn)行，避免皮帶發(fā)生更大損傷，以實(shí)現(xiàn)對(duì)人員的安全有效保護(hù)。

2.1.3 可視化操作

集中控制系統(tǒng)的可視化操作很好地實(shí)現(xiàn)了友好的人機(jī)操作，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電機(jī)電壓、轉(zhuǎn)速、功率等參數(shù)情況的實(shí)時(shí)檢測(cè)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)狀態(tài)在可視化界面上向操作臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，如對(duì)滾筒軸承溫度、泵站壓力、皮帶運(yùn)行速度、電流等設(shè)備參數(shù)進(jìn)行全面顯示，進(jìn)而對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行報(bào)警，提醒工作人員及時(shí)處理故障信息，并對(duì)故障信息進(jìn)行自動(dòng)儲(chǔ)存，以便進(jìn)行記錄訪問與后續(xù)的故障排查排除。

2.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成及應(yīng)用

信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也是集中控制系統(tǒng)在皮帶輸送機(jī)控制方面的重要應(yīng)用，其系統(tǒng)構(gòu)成主要包括電源、單片機(jī)、無線通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、A/D 轉(zhuǎn)化模塊等。

2.2.1 數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶輸送機(jī)集中控制的重要前提，集中控制系統(tǒng)主要是以監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行控制響應(yīng)。一般在數(shù)據(jù)采集模塊主要包括有信號(hào)調(diào)理器、A/D 轉(zhuǎn)化器、單片機(jī)以及各類傳感器組成。不同的系統(tǒng)位置其應(yīng)用的傳感器類型也各不相同，但是必須要充分滿足礦用本安防爆設(shè)備要求。傳感器監(jiān)測(cè)到皮帶輸送機(jī)工作狀態(tài)之后，將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成為相應(yīng)的電信號(hào)，再在相關(guān)電路處理作用下將其轉(zhuǎn)變成為可存儲(chǔ)的數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，以備調(diào)用。

2.2.2 無線通信模塊

采煤過程是動(dòng)態(tài)變化的，隨著采煤工作面的不斷向前推進(jìn)，也需要對(duì)皮帶輸送機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的移動(dòng)，傳統(tǒng)的有線通信模式的應(yīng)用存在較大的局限性，難以適應(yīng)井下實(shí)際作業(yè)要求，而采用無線通信模塊的數(shù)據(jù)傳輸方式，大大改善了礦井的信息傳輸效率。并且無線通信具備抗干擾性強(qiáng)、安裝方便、傳輸速度快等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并且在技術(shù)不斷進(jìn)步下催生了所選用的單片射頻收發(fā)芯片型號(hào)為AM62S7、TRF6034 單片射頻收發(fā)芯片，大大降低了通信系統(tǒng)的構(gòu)建成本，提高了使用的便利性[1-3]。

3 結(jié)語(yǔ)

井下巷道皮帶運(yùn)輸機(jī)的正常、高效運(yùn)行，是采煤作業(yè)得以持續(xù)、快速進(jìn)行的關(guān)鍵，集中控制系統(tǒng)對(duì)于提高采煤經(jīng)濟(jì)效益、保障采煤安全有著至關(guān)重要的作用。對(duì)此，采礦企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)中必須對(duì)集中控制系統(tǒng)在皮帶運(yùn)輸機(jī)中的應(yīng)用予以高度重視，加強(qiáng)對(duì)集中控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的有效控制，提高煤礦開采效益。