基于煤矿胶带输送机PLC控制系统探讨

潘成帝　刘潺潺　秦宇

摘 要：长期以来我国的煤矿企业进行运输的设备采用的都是继电器-接触器控制系统，其在运输的效率及安全性上较差，而利用PLC作为煤矿传输机输送系统的控制中心，不仅可以满足不同的需求，而且有效的提高了系统的可靠性和工作效率，并为生产和调度管理提供了非常大的便利性，对于矿井生产现场的需求能够进行有效的满足。

关键词：煤矿；PLC系统；胶带式输送机；集中控制系统

1 系统需求

目前在煤矿企业生产当中，其运输设备都常都是由带式输送机、刮板输送机和转载输送机组成，这些设备运行的高效性和安全性，直接关系到矿井能否正常生产，对矿井的产量具有较大的影响。长期以来在我国矿井的传输带传送方式中，其控制都是由继电控制系统来完成的，这种系统需要每条输送带独立进行开停控制，控制灵活度较低，而且系统较为分散。由于在实际生产中，每条输送带的配置都有所不同，控制系统又是由人工来进行操作的，不仅操作人员具有较大的劳动强度，而且在操作过程中也极易导致误操作的发生，从而导致设备损坏，甚至发生人员伤亡的事件，使煤矿受到严重的经济损失。而带式输送机利用集中控制有效的规避了传统运输设备所存在的弊端。其不仅运行上更高效和安全，其不仅有独立的控制分系统，而且还具有主控机，可以充分的实现控制和指挥协调作用，其控制模式不仅包括地面控制，而且还有井下监控，所以其更具安全性。

2 PLC系统的主要功能

2.1 信息实现有效的传递

利用PLC系统，可能使巡检人员在工作中及时与沿线人员进行通话联系，使信息及时进行传递，给检修工作带来较大的便利性。系统带有速度、过流的模拟量检测。

2.2 能够实时了解到输送机的具体工况

PLC系统利用电脑屏幕可以将每台设备的运行的情况准确的反映出来，同时还可以对胶带输送机的故障类型、故障发生时间及故障位置等进行体现，同时系统还具有较强的存储功能，可能对运行过程中的数据保留一年，这样工作人员可以很方便的查找到所需要的记录和相关历史数据。

2.3 及时对故障进行报警

当PLC系统运行时发生故障时，系统会对故障进行屏蔽，从而使设备的参数能够及时进行调整，确保设备能够在最短时间内恢复正常运行状态。而当系统的扫描仪及适配器发生故障时，由于网络的通讯情况会受到影响，系统以此会较快的判断出故障的情况，发出报警。而当I/O模块有故障发生时，则CPU则会能冠军该模块的状态位来对故障进行及时侦测，从而发出报警。而在传感器和信号线断线时，则PLC会通过测量值来对故障进行判断，从而发生报警。

2.4 实现对输送机的保护

PLC系统在输送机上的应用，有效的保护了输送机运行中的安全性，其通过在给煤点设置堆煤保护和纵向撕裂保护来避免胶带机发生严重的事故。同时为了避免输送过程中发生跑偏的情况，而在胶带机每隔一百米的地方则进行一对跑偏开关的设置，一级用于故障报警，二级则用于故障停车时使用。而为了能够在发生紧急情况下进行及时停车，则每隔一百米即设置了拉线开关，不仅可以有效的保证设备，同时也确保了人身的安全。同时为了防止堆煤事故的发生，则在机头部位设置了堆煤传感器。而为了避免巷道发生火灾，则安装了烟雾传感器。胶带机的主滚筒，由于在不停的运转过程中温度极易升高，所以通过温度传感器的设备，有效的实现了对滚筒温度的检测，一旦出现超温情况发生时，则利用自动撒水装置来进行洒水降温，从而保证主滚筒运行的安全性。

3 PLC集中控制系统的工作原理及控制方式

3.1 系统的工作原理

采用PLC作为控制中心，采用串行通信方式实时监测拉绳、跑偏、温度、烟雾、开停、速度、堆煤、洒水、电流、电压、物料等传感器的检测的信号及执行设备的状态信号。操作人员在地面监控室通过计算机控制井下各胶带输送机及给煤机的顺序启、停控制，实现集中自动控制。

3.2 控制方式介绍

（1）地面集控。地面集控分为地面远控集中控制和地面自动集中控制，在每部胶带输送机机头安设了胶带输送机集控操作台，当该操作台的远程/就地显示远程时表明此时操作人员在操作室可直接通过键盘或鼠标点击就可以完成对该胶带输送机的地面远程启动操作，当地面集控人员点击该胶带输送机启动字样时该胶带输送机就会启动。如此可以同样的操作完成对任何一部胶带输送机的远程启动。

（2）人工就地控制。井下操作司机、检修人员可分别在各条胶带输送机机头及其它设备机头控制该设备的启停。当该胶带输送机集控分站的远程/就地按钮显示就地时，此时地面集控室操作人员不能完成对该胶带输送机的远程操作；若要对其操作只能由司机亲自去胶带输送机现场去按启动按钮方可启动该胶带输送机。该按钮在点动胶带输送机或检修胶带输送机时适用。

3.3 PLC集中控制系统工作流程

系统开机以后，首先检测工作状态选择按钮，若处于工作方式，则进行正常的运行；若处于检修或事故状态，其一，首先转入相应检查方式控制功能块，再转入故障诊断；其二，转入就地方式，再转入就地方式控制块/集中控制方式控制块，同样转入故障诊断。任何情况，急停按钮均可停止全部设备，以备突发事故时使用，以保证PLC集中控制的胶带运输机的安全运行。

4 胶带输送机集中控制系统的干扰源及其解决措施

4.1 主要干扰源

（1）电源线引入干扰。PLC系统的正常供电电源均由电网供电。当电网上的大型电力设备启停时会引起电网电压的波动，从而产生谐波，造成PLC控制系统出现故障。

（2）信号线引入干扰。信号线干扰信号主要通过两种途径传输到PLC控制系统，一是通过变压器供电电源或公用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。

（3）接地干扰。PLC应用系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱会引起各个接地点电位分布不均，引起地环路电流，影响系统正常工作。

4.2 抗干扰措施

（1）抗供电电源干扰。一是采用专用电源，与大的用电设备分开，避免大用电设备启、停时对电源供电电压的影响。二是控制的交流电源与PLC机之间采用双屏蔽的隔离变压器。三是在隔离变压器和PLC之间加装交流稳压器或交流低通滤波器，以滤除高频脉冲，提高电源稳定性，从而降低电网电压波动对眦电源电压的影响。

（2）抗输入、输出端的干扰。一是输入端有感性负载时，为了防止反电动势损坏模块，可在交流信号输入端并联RC浪涌吸收器或压敏电阻RV，在直流信号端并联续流二极管VD或压敏电阻RV或稳压二极管VS或RC浪涌吸收器等。二是PLC的输出负载可能产生干扰，要采取相应措施加以控制，控制器触点开关量输出的场合，应采用输出端抗干扰电路以减轻和消除干扰。

（3）接地系统抗干扰。PLC控制系统可以采用直接接地方式，而在接地时应采用一点接地，要用较粗的接地线，这样可以使各电路部件之间的电位差减少，降低地环流所带来的干扰。

5 结束语

利用PLC集中控制系统来对井下的输送机、给煤机和漏斗等设备来进行实时监测，可能充分的确保胶带运输机运行的安全性和高效性，使自动化设备充分的发挥其高效的作用，有效的保证了煤矿企业的安全生产，对提高煤矿企业的经济效益具有极其重要的作用。

参考文献

[1]耿文学，华熔.可编程控制器原理、使用及应用实例[M].北京：电子工业出版社，1990

[2]钟肇新.可编程控制器原理及应用[M].广州：华南理工大学出版社，1991.

[3]菲赛尔 T G.数字电路及报警电路[M]. 徐文，等译.北京：机械工业出版社，1985.