皮带输送机自动化控制系统的应用研究

陈上华

摘 要：皮带输送机的主要优势是传输距离远、装载量大，是碎散物料运输的主要输送设备之一，在矿山等地方发挥着重要作用。它负责把井下的矿石运出，为矿井的生产提供重要保障。为使矿井的皮带物料传送系统更安全、可靠，特开发了一套全自动化管理控制系统。该控制系统操作简单、方便、安全，可以实现皮带输送机与料仓仓位监控系统的联动运行，实现皮带输送机系统自动化启动、停止，达到减人提效、节能降耗的目的。

关键词：自动化控制;皮带输送机;堆料传感器;仓位信号

中图分类号：TH222 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）32-0032-03

Application Research on Belt Conveyor Automatic Control System

CHEN Shanghua

（Fujian Liancheng Manganese Mine Co.， Ltd.， Longyan Fujian 364000）

Abstract： The main advantages of belt conveyor are long transmission distance and large loading capacity. It is one of the main conveying equipment for the transportation of broken and bulk materials. It plays an important role in mines and other places. It is responsible for transporting the ore underground， providing an important guarantee for the production of mines. In order to make the belt material conveying system more safe and reliable， a set of fully automatic management and control system is developed. The operation of the control system is simple， convenient and safe. It can realize the linkage operation of the belt conveyor and the bin position monitoring system， realize the automatic start and stop of the belt conveyor system， and achieve the purpose of reducing people， improving efficiency， saving energy and reducing consumption.

Keywords： automatic control;belt conveyor;stacking sensor;position signal

傳统的皮带输送机控制器功能较为简单，只有启停和相关保护功能。皮带输送机需要运行时，一般是司机通过电话、信号装置等与井下转载司机联系，存在效率低、环节多、皮带输送机空转时间长以及故障时容易造成堵仓等缺陷。为实现皮带输送机的智能化操作，使控制系统更加安全、可靠、平稳，特开发了一套全自动化管理控制系统。该控制系统增加了速度保护、超温保护、堆料保护、烟雾保护、皮带撕裂保护、走偏保护、急停保护、皮带打滑保护以及欠电压保护等功能，并且能实现皮带输送机的远程启动和停止[1]。该控制系统具有全自动运行模式和手动运行模式，操作简单、方便、安全，可以实现皮带输送机与料仓仓位监控系统的联动运行，实现皮带输送机系统自动化启动、停止，达到减人提效、节能降耗的目的。

1 皮带输送机的优势

随着现代工业生产的迅速发展及材料运输规模的不断扩大，皮带输送机已经成为碎散物料运输的主要机械设备之一。同时，人们对皮带输送机设备的性能要求越来越高，对皮带输送机设备在材料运输过程中的经济性、安全性、可靠性和高效性等的需求也越来越高。和其他运输机械设备相比，皮带输送机存在以下几个优点：运输能力大，能不间断地运送物资，同时能在不停车的状况下进行卸载和装载，不会因为空载而导致输送间断;运输距离较远，不仅单机输送长度日益增加，而且可由多台单机串联搭接成长距离的输送线路;自身质量较轻，造价较低，因受载均匀，速度稳定，工作过程的功率变化也不大;在相同的输送条件下，皮带输送机所需的功率一般比较小[2-3]。

2 自动化系统的组成

皮带输送机自动化控制系统是由德国西门子公司设计制造的S7-300可编程序自动控制器（Programmable Logic Controller，PLC）、SIMATIC WINCC视窗控制中心组态软件、地面集成监控仪、以太网交换机、仓位感应器、转速传感器、电压传感器、就地监控终端、电流传感器、烟雾感应器、皮带扫描装置、温度感应器、皮带跑偏装置、急停控制开关、堆料传感器、自动报警装置及各类安全保护器等构成的人机接口控制器。

皮带输送机自动化控制系统示意图见图1。

3 皮带输送机自动化控制系统的设置

料仓中的堆料传感器将料仓内物料的高度参数发送给皮带输送机控制系统，应在PLC程序中设置连续感应物料高度的时长，防止因物料意外落下时，堆料传感器误感应动作导致皮带机提前启动造成空转。皮带输送机控制系统接收到料仓中堆料传感器发出的信号时，通过脉冲信号计算堆料的高度，并用计数器累计运行时长。堆料传感器的感应时长达到设定时长后，皮带输送机、给料机按顺序依次启动。在PLC程序中设置停止感应时长，当堆料传感器未感应到仓位信号达到设定值时，给料机、皮带输送机依次按顺序停止运行。

4 工作原理

皮带输送机的机械部分主要由输送带、减速器、驱动电机、托辊、驱动滚轮、张紧装置及制动装置等构成。同时，输送皮带以封闭型式依次绕过换向滚轮和驱动滚轮，下输出带与上输出帶之间以托辊为基础，并由张紧装置供给拉牢力。工作时，驱动电机旋转，将力矩传导给驱动滚轮，驱动滚轮牵引输送带传动，从而实现物料的输送。

矿井生产的矿石通过平巷运输卸载至料仓，再由给料机喂料给皮带输送机，经由皮带输送机运送至地面。

当料仓内矿石堆积至设定的开机高度时，堆料传感器将信号发送至皮带机控制箱，控制箱发出信号，皮带机启动运行。皮带机进入运行状态后，给料机启动喂料。该控制系统即时收集现场皮带输送机运行中所有工作点数据，包括料仓的仓位、皮带电机运动速率、电机的电压、电流等信息数据。在自动识别到达设定参数值后，皮带机开始自动工作，并即时监测皮带机的运行状态，全部过程由PLC软件控制完成。该控制系统还可以按照设定好的相关技术参数和保护参数，自行开始或终止皮带输送机的运行[4-5]。

皮带输送机控制器设定有手动、自动及检修等模式。PLC控制箱中设有皮带输送机手动启停控制器、故障报警、预警、喷水、超温及张紧控制等输出继电器触点，接收堆料信息、皮带机开停反馈、喷水反馈、给料机开停反馈、各种传感器等信息。操作台可根据给料仓的堆料传感器信息，自动控制开停给料机、皮带输送机，也可通过手动模式，按顺序开停给料机、皮带输送机。系统所有运行参数均在操作台的显示屏显示。

操作台控制界面见图2。

5 皮带输送机自动化控制系统运行优点

5.1 操作简单

该控制系统设有手动操作和全自动工作模式。使用计算机显示界面能实现切换操作，简单方便又安全可靠。它具有实时监测的动态画面，有数字屏幕可以显示系统运行速度、电压、电流及环境温度等数值，使得所有监测数据可以一览无余。

5.2 保护齐全

具有滚筒和电机超温保护报警功能，当感应到滚筒和电机的温度超过设定值时，控制系统显示并发出报警;具备缺相保护控制功能，当监测到一相缺少电流值时，控制系统显示并发出报警;具有超速保护功能，当皮带机工作速度超过设定的速度值时，控制系统自动停机并报警;具有机头处堆料保护功能，当皮带机机头处出现物料成堆时，自动停止工作并发出报警;具有感应烟雾保护功能，发生烟雾时自动断电、报警，并打开自动喷水设备;具有跑偏防护功能，对皮带机机头、机尾及中间皮带上的跑偏现象进行监测，当跑偏较小时进行警示但不停车，当跑偏较大时进行警示并及时停车;具有紧急停机闭锁功能，在紧急情况下能使用紧急停机装置实现紧急停机，但停止工作后只有在人工复位后才可以重新开启;具有皮带防撕裂保护功能，实时扫描皮带表面，发现皮带表面有裂纹时发送报警信号，并提醒检修[6-8]。

6 结语

此套皮带输送机自动化控制系统投入使用后，实现了皮带输送机和料仓给料系统的联动运行，减少了皮带机的空转时间，节约了能耗，可以在发生隐患和产生故障时发出报警，把故障和隐患消灭在萌芽状态。给料机系统可不再设置专职操作人员，实现自动化运行。

参考文献：

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