PLC集中控制技术在带式输送机上的应用分析

王 洲

（山西省长治经坊煤业有限公司， 山西 长治 047100）

1 带式输送机参数及控制系统

1.1 输送机参数

某煤矿越野式带式输送机由三部分皮带搭接而成，分别是1号、2号和3号带式输送机，带式输送机运输能力为980 t/h，运输距离为4 002.5m，带宽为1m，输送机提升高度为-130.5m，电动机功率为315 kW。所使用的越野式带式输送机为大倾角带式输送机，为了保证运输系统的安全可靠，防止在煤炭运输的过程中出现飞车等故事，降低设备启动时对机械设备及电力系统的冲击，使用英威滕智能型中文电机软启动器和钳盘式安全制动器，型号分别为YVT900、ST2SH，电机电压为 660V、1 140 V。

1.2 集中控制系统结构

随着科技的发展，大倾角、大功率、长距离的带式输送机控制也越来越智能化、维护更加简单、管理更加方便。

该煤矿带式输送机控制系统主要由操作台、工业计算机、机头、机尾PLC控制箱、液晶显示屏、沿途通信柜等设备组成。可编程控制器的核心零件为欧姆龙公司生产的CJ1M-CPU-13-ETN型设备[1-2]，点数为640个，程序容量为20 K，可以对3条带式输送机的驱动、制动系统控制，通信柜的的型号为DM500S，主要的功能是采集带式输送机的控制电铃和保护信号。此系统可实现对带式输送机的自动化和智能化管理，监控系统的组成结构如图1所示。

沿着带式输送机的运输方向设置5个通信柜，对带式输送机负责沿停保护、跑偏保护信号的采集和照明控制信号、电铃信号、通风机信号的输出。通信柜内置的DM500S模块，可以根据用户的实际需要，进行拓展信号的输入、输出工作。

1.3 集中控制系统流程

下运型胶带输送机在启动的过程中可能会出现小载荷启动、空载启动和重载启动等很多情况，在输送机启动前判断输送机的负载情况，根据负载情况判断输送机的启动方式是保证输送机正常工作的前提。在如图2所示的大平煤矿输送系统中，1号胶带输送机与出料输送带和破碎输送带相连，2号输送带与1号和3号输送带相连，3号输送带主要负责卸料工作。通过opexa-fa型速度传感器测量带式输送机的运转速度，使用电流变速器测量输送机工作时的电流。

图1 监控系统组成结构

图2 控制界面

当设备通电后，先对系统进行初始化操作，同时将变频的频率清零[3]，为输送机开机做准备，待可编程控制器接收到了开机命令之后，先对设备参数进行检查，查看是否符合开机条件，检查范围包括：利用沿线布置的通信柜和跑偏开关对皮带检查，利用尾停保护检测机尾处是否有工作人员进行机尾维护，当各项都满足要求之后，方可开机。如果系统界面出现拒绝开机的提示，工作人员将界面切换到警报窗口，排除故障后再开机。

在启动过程中为了安全，首先启动3号皮带，然后启动2号皮带，最后启动1号皮带，对各系统进行连锁控制，只有当3号皮带启动之后，2号皮带才可以启动。液体黏性摩擦片的启动过程中可以分为：摩擦片预压缩、可控结合及闭锁三个部分。通过调整控制油压力的大小来改变摩擦片的分合，变频电动机可驱动控制油泵，调节变频电动机的频率来改变驱动油泵的工作状态。在启动时，变频电动机的工作频率慢慢增加，控制油的压力慢慢增长，黏性软启动的摩擦片黏合，机器实现软启动。软启动可以增加电机的使用寿命，实现带式输送机空载启动，减少对其他设备的机械性冲击，软启动时，带式输送机的速度变化如图3所示。

图3 带式输送机软启动速度变化

2 控制系统硬件及功能

2.1 硬件组成

PLC芯片集成了CPU、ROM、RAM、输入输出电路[4]，PLC负责输入和输出信号之间的转化，为了方便集中管理，通信模块的连接方式为串行，选择的收发芯片为MAX225。在PLC输入和输出的位置都安装光电隔离电路，降低外部设备对信号传输的影响。

2.2 模拟显示

在操作台上安装尺寸为800mm×600mm的模拟盘[5]，使用发光管组成的流动显示器可以模拟皮带的工作状况，流动光带的方向和皮带的运动方向一致。操作人员只需在模拟台上就能掌握对皮带的运转方向。

2.3 故障显示

皮带在运输过程中，可能会出现各种故障[6]。事先对可能出现的故障进行编号，在模拟台的左上角安装了小型数码管，可以显示出编号，如果皮带正常运转，则数码管显示的数字为“0”，故障及编号说明如表1所示。

表1 故障说明表

2.4 停电保护

系统停电后，所有的接点都会复位，来电后系统不会自行启动，但是模拟盘会闪烁黄色灯光。操作人员重新按下启动按钮之后，系统才会正常运动，并会对停电前的信息自动保存。

2.5 故障报警

将电笛安装在操作台的下方，如果皮带工作过程中出现任何故障，都会触发电笛，发出警报，提醒相关人员处理。工作人员发现后按下停止按钮，电笛变停止报警，并对故障进行存储，如果带式输送机同时出现多种故障，将会在数码管上交替显示故障编号，工作人员可根据显示的编号，迅速查明具体故障。

3 现场应用

该煤矿应用此系统对带式输送机进行管理，应用此系统半年内，一共出现过3次带式输送机跑偏事故。每次出现跑偏时，控制系统都立即发出警报，工作人员通过控制系统，将跑偏的皮带重新调好，让皮带重新正常运转，证明了控制技术的可靠性。

4 结论

带式输送机作为井下重要的运输工具，工作状态可以直接影响到矿井的产量。因此，基于PLC开发出一套带式输送机管理系统，并进行了现场应用。引入该系统之后，该矿带式输送机管理效率有了明显提升，同时降低了设备的故障率。