煤矿皮带运输机智能控制系统设计

彭佳斌

（晋能控股煤业集团挖金湾煤业有限公司，山西 大同 037000）

就皮带运输机而言，就是一种不间断运输的机械设备，该设备主要用传送带来进行部件的承载与牵拉，因为该设备有平稳的对物体进行传送、比较简单的结构、比较低的费用、运输比较方便等优势，所以可以在煤矿井下与露天输送输料等场合内进行使用。固有煤矿的皮带运输机在对监控工作进行开展时会使用人工巡查、继电接触控制系统等方法，这样就会使系统存在安全隐患比较大、较差的实时性、较低的工作效率。在煤矿的皮带机监控系统内使用着PLC 技术，这样可以使监控工作更加高效，可以把皮带机正常运行时发生的一些问题马上发现出来，这样就会防止扩大事故，与此同时，还可以把劳动风险与强度降低，还可以使皮带运输机在非停时的时间下降，进而确保所开展的煤炭运输的效率更高[1]。

1 矿用皮带运输机系统

就晋能控股煤业集团某矿的四级皮带运输系统而言，所设计的顺序是运行控制的启停、每级的皮带对故障的保护控制、发生故障时报警等，检测仪表可以实时监测皮带运输机正常运行时的状况、故障信息及系统参数等。在有异常或故障出现在某级的皮带时，那么PLC控制器就会把判断做出来，就会停机和声光报警来保护皮带运输机，使矿用的皮带运输系统监控更加自动化。

1.1 矿用皮带运输机中存在的皮带故障与检测故障的方法

当煤矿的皮带运输系统正常工作时有一些因素会导致设备有故障发生，即为皮带故障，在对故障种类进行检测时，要使用的传感器要具有针对性，这样就可以马上对系统进行保护，还把故障给排除掉了，进而使煤矿井下的作业更加高效和安全。

1.1.1 皮带产生跑偏故障的原因与检测方法

在皮带运输机正常工作期间，当皮带轴向中的纵向轴线从运输机的核心线中偏离出来，那么就会有皮带跑偏故障出现。在检测此故障时，可以使用矿用的本安型跑偏传感器，且型号是GEJ40，基于跑偏传感器中的轻、重跑偏信号，让PLC来实施停车与报警处理。

1.1.2 皮带产生撕裂故障的原因与检测方法

就皮带运输机系统与皮带设备而言，对二者有不小损坏的是皮带撕裂故障，其后果有可能导致人员伤亡。在检测该故障时，可以使用撕裂传感器，且型号是GVY10，并且PLC 会按照撕裂传感器相应的开关触点所做出的动作状况来把控制保护这一信号给发出来，这样就会把皮带运输机所存在的电源切断，停止运行系统，避免扩大事故。

1.1.3 皮带产生打滑故障的原因及检测方法

就运输机的滚筒而言，皮带打滑会升高其外表的温度，进而使皮带有火发生，乃至出现一些严重性更大的事故。在检测其从动轮的速度时可以使用速度传感器，且是智能型的，型号是GSC200，在有低电平从该传感器所具有的输出端中输出时，其电源就会被PLC 所切断，并且是自动的，这样低速保护就实现了[2]。

1.1.4 皮带产生堆煤故障的原因及检测方法

就皮带堆煤这一现象而言，该现象将增加其驱动电机的负载，进而导致空转出现在其传动滚筒中，就会发生皮带跑偏、打滑等故障，就会使其系统所具有的稳定性降低，导致断带、烧毁驱动电机、停运皮带等后果。在检测该故障的时，可以使用堆煤传感器，且型号是GUJ30，若有堆煤出现在系统中，就会使堆煤传感器内的开关触点有动作做出，就会把故障信号传出来，那么PLC就会马上把停机保护这一操作做出来。

1.2 控制矿用皮带运输系统的要求

在本文中，主要对四级皮带运输机进行了研究，该皮带输运机是可伸缩的带式输送机，且是DSJ 系列中的，图1 就是四级皮带运输系统示意图，PD-4、PD-3、PD-2、PD-1 是皮带的编号，隔爆型三相异步电动机会对皮带进行驱动，分别用M4、M3、M2、M1 表示，且是YBK2系列的，一级皮带对应的隔爆型三相异步电动机的数量1台。

图1 四级皮带运输系统示意图

由于要确保四级皮带运输系统运行的更加可靠与安全，还要使监控功能更加智能得以实现，在对系统进行设计时，一定要对下面几项要求进行满足：

（1）在初始状态时:全部的装置都是停止的。

（2）在启动操作时:当接通启动按钮之后，每一级的皮带驱动电机要根据M1到M4这一顺序来把逆序的启动完成，而相邻级之间的启动时间要有5s的间隔，避免有故障出现在皮带时，有堆料出现在上一级皮带中。

（3）在实施停止操作时:当接通停止按钮之后，每一级皮带驱动电机要根据M1到M4这一顺序来把顺序的停止完成，而相邻级之间的停车时间要有10s 的间隔，避免每级皮带在停运之后，没有马上把物料拉出来。

（4）在实施安全操作时:如果其中一级的皮带中有异常或故障发生时，那么该级还有上面的所有级的皮带的运行都会被停止，于此同时，还有声光报警给发出来；还要辅助紧急操作，别的级的皮带的运行会在10s会后进行顺序停止。

2 设计矿用皮带运输机控制系统的硬件

在晋能控股煤业集团某矿皮带运输系统而言，其四级皮带正常运行的驱动是由矿用隔爆型三相异步电动机的M4、M3、M2、M1 来实现的，且数量是4 台，属于YBK2系列。对其控制要求进行分析，并把控制系统需要的数字量输出入点与其输出点进行计算，所对应的数量是13 个、26 个，以系统需要的输出点与输入点数还有扩展裕量的预留为基础来选择可编程控制器CPU的型号。由于对系统需要的容量等一些方面的原因进行了全面的考虑，在选择PLC的型号时，选择了CPU226，该CPU226属于57-200系列、是德国西门子公司的，还把数字量输入模块配给了PLC，型号是EM221 DI8-DC24V，数量是1块[3]。

以其控制要求为基础来对输出输入元件进行选择，还配置了PLC 的输出点与输入点，并把其I/O 分配表给列出来了，表1就是其分配表。

表1 控制系统输入/输出分配表

按照四级皮带运输系统具体的工作步骤与表1 的分配表，来对控制系统PLC 硬件接线图进行设计，图2就是其接线图。

图2 控制系统PLC硬件接线图

3 设计矿用皮带运输机的控制系统程序流程图

按照矿用四级皮带运输机正常运行的所有控制要求，把其系统程序流程图给设计出来[4]，图3就是其详细的系统程序流程图。

图3 系统程序流程图

4 结束语

在本文中，主要对设计故障报警控制、每级皮带中的故障种类的检测、控制四级皮带运输系统正常运行顺序给完成了。在把可编程控制器使用到矿用皮带运输机系统中并控制之后，就可以实时监测皮带运输机正常运行的状况，对排除故障有很大帮助，使皮带运输系统更加可靠，把存在于其监控系统内的不足给解决掉，这样就可以把生产效率提高，还可以保障煤矿工人的安全。