段善普

（山西焦煤集團有限責任公司屯蘭礦， 山西 古交 030206）

引言

近年來，在礦井開采中隨著機械化應用水平的不斷提升，使得我國的礦井開采效率得到大幅提升。在煤礦井下開采過程中，皮帶運輸機是較為重要的運輸設備，其運行的高效性也是提高采煤效益的關(guān)鍵所在。將集中控制系統(tǒng)有效應用于皮帶運輸機管理過程中能夠大幅提高煤礦運輸工作效率以及保障運輸正常、安全。

1 皮帶運輸機概述

皮帶輸送機是井下采礦重要運輸設備，主要是借助煤炭與皮帶之間形成的摩擦力實現(xiàn)對煤炭的運輸，其主要由分布于兩端的滾筒與閉合傳送帶組成，通過電動機驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)動來帶動皮帶進行運轉(zhuǎn)。目前，大傾角長距離帶式輸送機、可伸縮順槽式帶式輸送機是較為常用的兩種類型的皮帶輸送機。在皮帶輸送機運行過程中，主要由控制系統(tǒng)和保護系統(tǒng)共同發(fā)揮驅(qū)動作用。首先，控制系統(tǒng)是皮帶輸送機管理系統(tǒng)的核心，通過操作臺、工控臺、控制柜及相關(guān)配套軟件等，實現(xiàn)對整個皮帶輸送機運轉(zhuǎn)情況的有效調(diào)節(jié)與控制。如當皮帶運輸機正常運轉(zhuǎn)時，設備在操控臺的指令下進行各項正常作業(yè)。若是控制系統(tǒng)處于維修狀態(tài)，則會在保護指令下對設備進行維修，直至故障排除才恢復運輸。保護系統(tǒng)發(fā)揮的主要作用就是防止皮帶跑偏、防打滑、堆煤，以及進行速度、溫度、煙霧、灑水等方面的控制，甚至在大型煤礦開采中還涉及到了對滾筒溫度控制、急停閉鎖等模塊的應用，提高保護效果。

2 集中控制系統(tǒng)在皮帶輸送機中的應用

2.1 PLC 控制系統(tǒng)的應用

PLC 控制主要是通過相關(guān)控制命令的預先編寫，在皮帶運輸機運行的特定信號命令條件下進行觸發(fā)，進而實現(xiàn)對皮帶運輸機運行的有效控制。PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成主要包括電源、CPU、程序編輯器、輸入電路、輸出電路、系統(tǒng)程序等。

2.1.1 皮帶運輸控制

在皮帶運輸控制過程中，集控室工作人員通過對控制臺的操作，把轉(zhuǎn)換開關(guān)打到集控狀態(tài)，給予皮帶一定運行速度。在按下啟動鍵之后，PLC 系統(tǒng)則以內(nèi)部編程邏輯方式展開自檢，在檢測到系統(tǒng)電機、各滾筒、張緊絞車壓力、減速器油壓、變頻系統(tǒng)備等處于正常狀態(tài)之后，則按照編程邏輯順利對各電機、泵機、風扇等設備進行正常啟動。皮帶電機在變頻器控制實現(xiàn)軟啟動，并達到給定速度之后進入穩(wěn)定運行狀態(tài)，此時操作人員可以通過可視化界面實現(xiàn)對皮帶運輸系統(tǒng)中的設備信息進行直觀查看。若是需要對皮帶進行停止操作，則按下停止按鈕，此時PLC 系統(tǒng)接到停止信號的同時，依次停止相應的設備運行。當轉(zhuǎn)化開關(guān)處于檢修狀態(tài)時，操作人員能夠借助對可視化界面上相應功能模塊的操作來實現(xiàn)對相應設備的啟動、停止。

2.1.2 皮帶運輸保護

集中控制系統(tǒng)對皮帶運輸機的保護主要是通過將系統(tǒng)采集到的電機電流、電壓、轉(zhuǎn)速、軸承溫度、油溫、油壓等設備信息傳輸?shù)絇LC 系統(tǒng)中，實現(xiàn)對滾筒、絞車泵站等設備的有效控制，達到較好的保護效果。在集中控制系統(tǒng)中較為常見的保護信號包括堆煤、跑偏、煙霧、超溫灑水、皮帶打滑、縱向撕裂等。借助沿線系列組合的音電話與急停閉鎖信號的有效傳遞，系統(tǒng)對接收到的信號進行處理后，通過內(nèi)部邏輯程序設定對設備運行狀態(tài)正常與否進行判斷，若是判斷為非正常狀態(tài)則進行相應的停機保護。例如，若是機尾給煤過大使得驅(qū)動電機電流大幅增加，超出了系統(tǒng)設定的保護值，此時系統(tǒng)控制皮帶停止運轉(zhuǎn)，以免燒毀電機。當系統(tǒng)檢測判斷減速器油溫高于設定值，將會自動開啟冷卻風扇對電機進行冷卻，若是系統(tǒng)在對減速器油溫進行監(jiān)控過程中，檢測到油溫過低，則會在內(nèi)部控制下運行加熱器進行加熱，確保減速器油溫處于正常值范圍。在對張緊泵站壓力控制方面，系統(tǒng)接收到信號之后對張緊油缸壓力進行判斷，當?shù)陀谠O定的最小值時，則自動開啟泵站電機，直到達到壓力下限值才自動停止。對于皮帶出現(xiàn)的堆煤、煙霧、跑偏、超溫灑水、縱向撕裂、打滑等故障，當相應的傳感器接收到故障信號之后，對PLC系統(tǒng)發(fā)出停機信號，停止皮帶運行，避免皮帶發(fā)生更大損傷，以實現(xiàn)對人員的安全有效保護。

2.1.3 可視化操作

集中控制系統(tǒng)的可視化操作很好地實現(xiàn)了友好的人機操作，能夠?qū)崿F(xiàn)對電機電壓、轉(zhuǎn)速、功率等參數(shù)情況的實時檢測，并實現(xiàn)對檢測狀態(tài)在可視化界面上向操作臺進行實時反饋，如對滾筒軸承溫度、泵站壓力、皮帶運行速度、電流等設備參數(shù)進行全面顯示，進而對故障信號進行報警，提醒工作人員及時處理故障信息，并對故障信息進行自動儲存，以便進行記錄訪問與后續(xù)的故障排查排除。

2.2 監(jiān)測系統(tǒng)的組成及應用

信號監(jiān)測系統(tǒng)也是集中控制系統(tǒng)在皮帶輸送機控制方面的重要應用，其系統(tǒng)構(gòu)成主要包括電源、單片機、無線通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、A/D 轉(zhuǎn)化模塊等。

2.2.1 數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊的應用是實現(xiàn)對皮帶輸送機集中控制的重要前提，集中控制系統(tǒng)主要是以監(jiān)測的數(shù)據(jù)為依據(jù)進行控制響應。一般在數(shù)據(jù)采集模塊主要包括有信號調(diào)理器、A/D 轉(zhuǎn)化器、單片機以及各類傳感器組成。不同的系統(tǒng)位置其應用的傳感器類型也各不相同，但是必須要充分滿足礦用本安防爆設備要求。傳感器監(jiān)測到皮帶輸送機工作狀態(tài)之后，將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成為相應的電信號，再在相關(guān)電路處理作用下將其轉(zhuǎn)變成為可存儲的數(shù)字信號存儲到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，以備調(diào)用。

2.2.2 無線通信模塊

采煤過程是動態(tài)變化的，隨著采煤工作面的不斷向前推進，也需要對皮帶輸送機進行相應的移動，傳統(tǒng)的有線通信模式的應用存在較大的局限性，難以適應井下實際作業(yè)要求，而采用無線通信模塊的數(shù)據(jù)傳輸方式，大大改善了礦井的信息傳輸效率。并且無線通信具備抗干擾性強、安裝方便、傳輸速度快等應用優(yōu)勢，并且在技術(shù)不斷進步下催生了所選用的單片射頻收發(fā)芯片型號為AM62S7、TRF6034 單片射頻收發(fā)芯片，大大降低了通信系統(tǒng)的構(gòu)建成本，提高了使用的便利性[1-3]。

3 結(jié)語

井下巷道皮帶運輸機的正常、高效運行，是采煤作業(yè)得以持續(xù)、快速進行的關(guān)鍵，集中控制系統(tǒng)對于提高采煤經(jīng)濟效益、保障采煤安全有著至關(guān)重要的作用。對此，采礦企業(yè)在實際生產(chǎn)中必須對集中控制系統(tǒng)在皮帶運輸機中的應用予以高度重視，加強對集中控制系統(tǒng)的應用分析，進而實現(xiàn)對皮帶運輸系統(tǒng)的有效控制，提高煤礦開采效益。