皮带运输机中集中控制系统的应用

段善普

（山西焦煤集团有限责任公司屯兰矿， 山西 古交 030206）

引言

近年来，在矿井开采中随着机械化应用水平的不断提升，使得我国的矿井开采效率得到大幅提升。在煤矿井下开采过程中，皮带运输机是较为重要的运输设备，其运行的高效性也是提高采煤效益的关键所在。将集中控制系统有效应用于皮带运输机管理过程中能够大幅提高煤矿运输工作效率以及保障运输正常、安全。

1 皮带运输机概述

皮带输送机是井下采矿重要运输设备，主要是借助煤炭与皮带之间形成的摩擦力实现对煤炭的运输，其主要由分布于两端的滚筒与闭合传送带组成，通过电动机驱动滚筒转动来带动皮带进行运转。目前，大倾角长距离带式输送机、可伸缩顺槽式带式输送机是较为常用的两种类型的皮带输送机。在皮带输送机运行过程中，主要由控制系统和保护系统共同发挥驱动作用。首先，控制系统是皮带输送机管理系统的核心，通过操作台、工控台、控制柜及相关配套软件等，实现对整个皮带输送机运转情况的有效调节与控制。如当皮带运输机正常运转时，设备在操控台的指令下进行各项正常作业。若是控制系统处于维修状态，则会在保护指令下对设备进行维修，直至故障排除才恢复运输。保护系统发挥的主要作用就是防止皮带跑偏、防打滑、堆煤，以及进行速度、温度、烟雾、洒水等方面的控制，甚至在大型煤矿开采中还涉及到了对滚筒温度控制、急停闭锁等模块的应用，提高保护效果。

2 集中控制系统在皮带输送机中的应用

2.1 PLC 控制系统的应用

PLC 控制主要是通过相关控制命令的预先编写，在皮带运输机运行的特定信号命令条件下进行触发，进而实现对皮带运输机运行的有效控制。PLC控制系统的构成主要包括电源、CPU、程序编辑器、输入电路、输出电路、系统程序等。

2.1.1 皮带运输控制

在皮带运输控制过程中，集控室工作人员通过对控制台的操作，把转换开关打到集控状态，给予皮带一定运行速度。在按下启动键之后，PLC 系统则以内部编程逻辑方式展开自检，在检测到系统电机、各滚筒、张紧绞车压力、减速器油压、变频系统备等处于正常状态之后，则按照编程逻辑顺利对各电机、泵机、风扇等设备进行正常启动。皮带电机在变频器控制实现软启动，并达到给定速度之后进入稳定运行状态，此时操作人员可以通过可视化界面实现对皮带运输系统中的设备信息进行直观查看。若是需要对皮带进行停止操作，则按下停止按钮，此时PLC 系统接到停止信号的同时，依次停止相应的设备运行。当转化开关处于检修状态时，操作人员能够借助对可视化界面上相应功能模块的操作来实现对相应设备的启动、停止。

2.1.2 皮带运输保护

集中控制系统对皮带运输机的保护主要是通过将系统采集到的电机电流、电压、转速、轴承温度、油温、油压等设备信息传输到PLC 系统中，实现对滚筒、绞车泵站等设备的有效控制，达到较好的保护效果。在集中控制系统中较为常见的保护信号包括堆煤、跑偏、烟雾、超温洒水、皮带打滑、纵向撕裂等。借助沿线系列组合的音电话与急停闭锁信号的有效传递，系统对接收到的信号进行处理后，通过内部逻辑程序设定对设备运行状态正常与否进行判断，若是判断为非正常状态则进行相应的停机保护。例如，若是机尾给煤过大使得驱动电机电流大幅增加，超出了系统设定的保护值，此时系统控制皮带停止运转，以免烧毁电机。当系统检测判断减速器油温高于设定值，将会自动开启冷却风扇对电机进行冷却，若是系统在对减速器油温进行监控过程中，检测到油温过低，则会在内部控制下运行加热器进行加热，确保减速器油温处于正常值范围。在对张紧泵站压力控制方面，系统接收到信号之后对张紧油缸压力进行判断，当低于设定的最小值时，则自动开启泵站电机，直到达到压力下限值才自动停止。对于皮带出现的堆煤、烟雾、跑偏、超温洒水、纵向撕裂、打滑等故障，当相应的传感器接收到故障信号之后，对PLC系统发出停机信号，停止皮带运行，避免皮带发生更大损伤，以实现对人员的安全有效保护。

2.1.3 可视化操作

集中控制系统的可视化操作很好地实现了友好的人机操作，能够实现对电机电压、转速、功率等参数情况的实时检测，并实现对检测状态在可视化界面上向操作台进行实时反馈，如对滚筒轴承温度、泵站压力、皮带运行速度、电流等设备参数进行全面显示，进而对故障信号进行报警，提醒工作人员及时处理故障信息，并对故障信息进行自动储存，以便进行记录访问与后续的故障排查排除。

2.2 监测系统的组成及应用

信号监测系统也是集中控制系统在皮带输送机控制方面的重要应用，其系统构成主要包括电源、单片机、无线通信模块、数据采集模块、A/D 转化模块等。

2.2.1 数据采集模块

数据采集模块的应用是实现对皮带输送机集中控制的重要前提，集中控制系统主要是以监测的数据为依据进行控制响应。一般在数据采集模块主要包括有信号调理器、A/D 转化器、单片机以及各类传感器组成。不同的系统位置其应用的传感器类型也各不相同，但是必须要充分满足矿用本安防爆设备要求。传感器监测到皮带输送机工作状态之后，将监测到的数据转化成为相应的电信号，再在相关电路处理作用下将其转变成为可存储的数字信号存储到数据缓冲区，以备调用。

2.2.2 无线通信模块

采煤过程是动态变化的，随着采煤工作面的不断向前推进，也需要对皮带输送机进行相应的移动，传统的有线通信模式的应用存在较大的局限性，难以适应井下实际作业要求，而采用无线通信模块的数据传输方式，大大改善了矿井的信息传输效率。并且无线通信具备抗干扰性强、安装方便、传输速度快等应用优势，并且在技术不断进步下催生了所选用的单片射频收发芯片型号为AM62S7、TRF6034 单片射频收发芯片，大大降低了通信系统的构建成本，提高了使用的便利性[1-3]。

3 结语

井下巷道皮带运输机的正常、高效运行，是采煤作业得以持续、快速进行的关键，集中控制系统对于提高采煤经济效益、保障采煤安全有着至关重要的作用。对此，采矿企业在实际生产中必须对集中控制系统在皮带运输机中的应用予以高度重视，加强对集中控制系统的应用分析，进而实现对皮带运输系统的有效控制，提高煤矿开采效益。