基于CST可控启动的带式输送机控制系统设计

谢四莲

（湖南人文科技学院通信与控制工程系 湖南 娄底 417000）

在煤矿的井下原煤输送系统中，带式输送机是这一系统中的主要运输设备，带式输送机性能的好坏直接影响到输煤系统的工作效率。另外一些新型的带式输送机还具有输送量大、长距离连续输送、运行可靠、效率高且易于自动化等优点。因此，在带式输送机中采用自动化监控技术，不但可以大大提升输煤系统的工作效率，还能保证生产的安全可靠。然而，在实际的生产过程中，国内大多煤矿的带式输送机现有的控制系统比较落后，控制功能比较单一，已经不能满足当前大型化矿井对煤炭大输送量的要求[1]。主要是因为旧有的控制系统没有一个统一的监视和管理平台，因此无法施以科学有效的控制方法。本文所研究的带式输煤集中控制系统旨在建立一个统一的监视、管理平台，从而对带式输送机的输煤过程实现全方位、高程度的自动化控制[3，4]，最终达到提高生产效率，减少系统故障，保证生产安全的目的，满足煤矿大型化发展的要求，能给煤矿带来良好的经济效益。

1 系统的组成

带式输送机监控系统主要由上位机PLC主站与现场PLC子站组成。上位机PLC主站功能：（1）与井下多子站PLC的信息交换。（2）远程监控界面显示。现场子站PLC主要功能：（1）现场系统控制。（2）现场故障检测(带速检测、滚筒温度检测、输送带撕裂检测等)与处理。（3）带式输送机驱动电机功率平衡与软启动调节器控制。井下子站PLC、井下触摸屏与远程监控主站PLC接入PROFIBUS网络[2]组成FCS总线控制系统。带式输送机控制统结构如图1所示。

图1 带式输送机监控系统结构图

为了实现带式输送机的驱动电机软启动与功率平衡，可采用CST可控启动的方法，通过PLC脉冲输出控制液力耦合器上勺杆电机的开度[5-7]，调节液力藕合器充油量改变驱动电机的负载，从而实现调节功率平衡和软启动。同时子站PLC将现场传感器检测的报警信号传输给远程控制PLC主站并显示在井下触摸屏上。

2 系统实现的功能

2.1 多种控制方式

控制方式包括单台、集控、检修、点动四种，使系统操作灵活、可靠。

2.2 多种流程选择

流程选择在自动方式下，可根据工艺选择运输流程，胶带启动按逆煤流方向，正常停机时，根据胶带速度、长度延时停车，将皮带上的物料拉空后方可停止胶带机的运行，避免下次压料开机。故障状态下，及时将故障在监测点声光报警，同时将故障点后皮带机停止。

2.3 可控起动

装有线性、可控制的起动传输装置(controlled start transmission，简称CST)是一种新型的机电一体化软起动系统，它带有电液反馈控制以及齿轮减速器，并在低速轴端有湿性离合器。CST可控起动装置是集减速、离合、调速于一体的传动装置。通过CST可控起动装置内部的机械传动系统以及电液控制系统，可以实现带式输送机的软起动与功率平衡。在煤矿生产中所使用的一般都是大型的带式输送机，它的起动过程是个加速过程，在加速过程当中，输送机中的胶带会因为发生粘弹性变形而产生动张力。当带速越高、起动时间越短时，起动加速度与输送带粘弹性变形就越大，动张力也越大，严重时就会损坏输送带与其它元部件。采用CST可控起动传输技术，可使输送带起动时初张力大幅下降，从而保证输送带不打滑。

2.4 报警功能

启、停前的语音报警、故障类型语音报警、超限语音报警。

2.5 数据显示、存储

信息处理功能人机界面友好，操作灵活方便，现场设备的运行状态能够直观动态模拟，可为操作员最大限度地提供各种生产数据，设备运行数据（故障率、故障时间、运行时间等）在计算机内按月刷新，存储1年并能打印。

2.6 图像监视功能

在计算机屏幕上，可动态显示主电机电流、带速等，以及主电机、皮带张紧、耦合器执行器位置状态、制动闸等设备的运行状态，还有拉线、跑偏、堆煤、纵撕、超温等皮带机的故障保护以及电机启动器故障、制动闸故障等。

2.7 实时网络功能

系统采C/S模式和Internet/Intranet浏览器技术，同时允许无限个客户在任何地方通过互联网访问服务器 （操作员站），随时了解、掌握带式输送机运输系统的生产情况。

3 CST可控启动

CST是一种新型的机电一体化软起动系统，它带有电液反馈控制以及齿轮减速器，并在低速轴端有湿性离合器。CST可控起动装置是集减速、离合、调速于一体的传动装置。通过CST可控起动装置内部的机械传动系统以及电液控制系统，可以实现带式输送机的软起动与功率平衡，基于PLC的流程图如图2所示。

图2 CST可控制启动装置PLC控制流程图

4 结论

该系统通过实践证明，具有智能化程度高、使用方便快捷、安装操作简单等特点，在矿井和巷道等恶劣环境下运行良好，得到了用户的好评。实现了对井下带式输送机系统的可控启动，取得了安全生产、节能降耗、提高效率和推动现代化矿井建设的良好效果。

［1］刘炜等.基于Profibus-DP总线的带式输送机监控系统[J].煤矿机械,2008(4).

［2］郑晓亮,祝龙记.煤矿带式输送机智能控制保护系统[J].煤矿机械, 2008(2).

［3］王思文,等.基于PLC的带式输送机监控系统设计[J].煤炭科技, 2008(2).

［4］郭秀丽,李世厚.通用型皮带运输机监控系统[J].四川工业学院学报,2001(3).

［5］靳震中.矿用胶带输送机集中控制监控系统的应用[J].河北煤炭, 2008(3).

［6］Wu Li,YangZheng,DongXinfa.The Design and Research of Belt Transport System Based on PLC[J].2010 International Conference on Advances in Energy Engineering,2010.

［7］Jianmin Zuo.Hydraulic and Pneumatic Transmission[J].Beijing: Mechanical Industry Press,2007.