趙強

中煤科工集團重慶研究院有限公司 重慶 400037

目前通常都是使用遠距離皮帶輸送機來滿足煤炭運輸?shù)姆敝厝蝿?wù)。但是近年來國內(nèi)外許多研究人員對帶式輸送機技術(shù)進行研究，使得皮帶運輸機更新速度快。皮帶運輸機的操作需要嚴(yán)格滿足啟動功率和運行功率等方面的要求，并且在控制過程中的操作極其困難，尤其是在高荷載的條件下更為復(fù)雜。設(shè)備在操作階段，支撐輥會出現(xiàn)振動，從而會帶來材料上的浪費，增加清理工作的難度，需要投入更高的人工成本。因此，應(yīng)當(dāng)在皮帶的設(shè)置上提出一些更有針對性的改進設(shè)計[1]。

1 煤礦強力皮帶機控制系統(tǒng)組成

煤礦強力皮帶機控制系統(tǒng)，主要由集中控制操作臺，就地綜?？刂葡?，遠程分站箱，溫度監(jiān)測、煙霧監(jiān)測、自動灑水、防打滑、跑偏、堆煤、撕裂保護等保護裝置，電流電壓監(jiān)測裝置，軟啟動器組成。其中集中控制操作臺主機集成了PLC、變送器、耦合器、通訊裝置等，就地控制臺安裝了各類儀表、顯示屏、繼電器、就地啟停按鈕等[2]。

2 煤礦井下皮帶機自動控制系統(tǒng)設(shè)計基本要求

第一，安裝各類設(shè)備來進行信息的傳感，可以促進電流使用的安全性和整體環(huán)境的安全保障，對一些工作設(shè)備進行實時監(jiān)控，一旦出現(xiàn)任何狀況，相關(guān)人員都會對其進行及時的處理，從而保障工程順利完成；第二，應(yīng)用生動形象的表達方式來展現(xiàn)工程的工作流程，還可以實現(xiàn)多重信息之間的互換。

3 煤礦井下皮帶機自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

3.1 煤流運輸監(jiān)測

采用機器視覺檢測技術(shù)，布置防爆攝像頭對帶式輸送機煤流運輸進行圖像采集，并分析所采集圖像特征，根據(jù)圖像的紋理數(shù)據(jù)可計算出空載時輸送帶圖像上2 個像素點間的真實距離，通過多張圖像的特征分析對比及空間視覺技術(shù)，并結(jié)合輸送帶內(nèi)弧形槽的橫截面積、煤流的分散度、輸送帶的運行速度可得出帶式輸送機的運輸煤量?；跈C器視覺檢測技術(shù)的帶式輸送機遠程監(jiān)控系統(tǒng)具備帶式輸送機變速箱智能調(diào)節(jié)功能，可根據(jù)帶式輸送機煤量運輸?shù)膶崟r變化而觸發(fā)煤量運輸檢測裝置，根據(jù)煤量變化發(fā)出相應(yīng)的信號控制變速箱進行調(diào)速，實現(xiàn)帶式輸送機的節(jié)能降耗[3]。

3.2 變頻調(diào)速

運輸機在開動時，膠帶會被拉伸，進而會增加膠帶的張力，使傳送帶產(chǎn)生空轉(zhuǎn)現(xiàn)象。同時機器運轉(zhuǎn)起來，傳送帶子動態(tài)張力的不斷增加，會在傳送帶的表面與它下面的滾筒間產(chǎn)生很大的摩擦，不僅產(chǎn)生阻力，還會發(fā)熱，進而導(dǎo)致傳送速率和安全性受到很大的影響。變頻調(diào)速技術(shù)可以調(diào)節(jié)輸入到機械中的電源的頻率，使電機部件開動、制動時的運轉(zhuǎn)狀態(tài)得到控制，提前對機器開動時間的上下限范圍進行計算后，啟動時運轉(zhuǎn)速度會由零逐漸增加到額定值的，這個過程不會對電網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)荷，并且啟動過程平穩(wěn)，減小了傳統(tǒng)方式所產(chǎn)生的阻力，增加了系統(tǒng)的使用壽命。應(yīng)用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)帶來了巨大的環(huán)境和社會效益的價值：①變頻調(diào)節(jié)技術(shù)相關(guān)的新產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)，對設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)來說，是一個新的創(chuàng)收長點，再加上礦山企業(yè)對該系統(tǒng)的需求量較大，這也將帶動礦山設(shè)備制造企業(yè)的生產(chǎn)活力和創(chuàng)新發(fā)展，進而促進國民經(jīng)濟的創(chuàng)新與突破。②通過對變頻調(diào)速技術(shù)的實際應(yīng)用和研究，驗證了其在實際生產(chǎn)中的效果，進而也增加了相關(guān)行業(yè)的自主創(chuàng)新能力。③新技術(shù)的應(yīng)用，最直接就表現(xiàn)解放了人力，也改善了工作環(huán)境，提升了工作效率。④變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，為實現(xiàn)我國礦井的現(xiàn)代化建設(shè)的目標(biāo)提供了強大助力[4]。

3.3 傳感器選型

在進行傳感器的選擇時，首先要確定輸送機保護主機，即KHP128-Z，其次再對各種類型的傳感器進行選擇，主要包含以下七個類型: 第一，速度傳感器。該設(shè)備的主要作用是速度檢測，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況都要進行及時的數(shù)據(jù)導(dǎo)回；第二，溫度傳感器。該設(shè)備的主要作用是溫度檢查，有著一定的保護作用，如果溫度超過一般水平，將會開啟自動灑水裝置的開關(guān)；第三，煙霧傳感器。該設(shè)備的主要作用就是為了確保工作環(huán)境煙霧達到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并對不平衡現(xiàn)象進行及時的調(diào)整；第四，跑偏傳感器。該設(shè)備的主要監(jiān)測對象為輸送帶，一旦發(fā)生任何扭曲現(xiàn)象，該傳感器將會發(fā)出跑偏信息；第五，堆煤傳感器，主要對煤炭做出保護工作；第六，撕裂傳感器。該傳感器主要是通過電阻輸出值的大小變化來發(fā)揮作用，一旦撕裂信號發(fā)出，整個設(shè)備將會暫停兩秒，之后再正常運行；第七，急停傳感器。一旦該設(shè)備發(fā)現(xiàn)任何事物現(xiàn)象，都可以對主機傳遞急停的信號，從而暫停整個工程，只有人工調(diào)節(jié)之后，才能開啟正常運轉(zhuǎn)。

3.4 帶式輸送機節(jié)能控制系統(tǒng)

控制對象參數(shù)檢測單元，主要指帶速傳感器和煤量傳感器（皮帶秤），帶速傳感器將皮帶速度轉(zhuǎn)換為電流信號，煤量傳感器將煤量轉(zhuǎn)換為電流信號，經(jīng)信號調(diào)理電路處理后輸入給PLC 節(jié)能控制裝置；控制單元，PLC 節(jié)能控制裝置主要指的是PLC 控制器，PLC 控制器接收到帶速傳感器和煤量傳感器傳回的速度和煤量信息后，經(jīng)過程序處理，實現(xiàn)輸送帶帶速控制，根據(jù)預(yù)定的控制算法，煤量多時輸送帶加速，煤量少時輸送帶減速，除此之外還能實現(xiàn)電機啟動、剎車和功率平衡等功能；執(zhí)行單元，主要指變頻調(diào)速驅(qū)動裝置和帶式輸送機，變頻調(diào)速驅(qū)動裝置就是變頻器，變頻器接收PLC 的控制信號，改變其輸出電壓的頻率，拖動帶式輸送機運行的電機的轉(zhuǎn)速隨之改變。在以上控制硬件的基礎(chǔ)上，帶式輸送機節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計的功能有：皮帶機操作人員可在現(xiàn)場直接設(shè)定變頻器的頻率，即直接給定皮帶輸送機的轉(zhuǎn)速，使之保持勻速運行，這是帶式輸送機控制系統(tǒng)的基本功能；操作人員可通過PLC 控制器對變頻器實現(xiàn)控制，實現(xiàn)自動控制；PLC 控制器能夠與調(diào)度上位機進行網(wǎng)絡(luò)通信，實現(xiàn)上位機控制；操作人員可通過登錄網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器獲得操作權(quán)限，實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)通信控制。

4 結(jié)語

在生產(chǎn)實踐中設(shè)計了帶式輸送機自動控制系統(tǒng)，根據(jù)有關(guān)保護需要應(yīng)用各種傳感器，引入了S7-300PLC，確定使用的PLC 的型號與功能模塊，在此基礎(chǔ)上，還對控制流程圖進行設(shè)計，通過PLC 語言進行了自動控制程序編寫。此外，還配置了inTouch 來負(fù)責(zé)實現(xiàn)顯示功能，從而實現(xiàn)對機械設(shè)備的自動化操控。