帶式輸送機速度自動控制系統優化

摘 要：帶式輸送機是進行物料輸送的重要設備，在運輸過程中，依據物料運輸量的變化進行帶式輸送機速度的自動調節控制，可以實現節能環保的要求。設計應用了帶式輸送機速度自動控制系統，采用自動化變頻技術實現運量與帶速的匹配，完成帶式輸送機的節能穩定運行，提高物料輸送的可靠性。

關鍵詞：帶式輸送機;速度調節;變頻調速

帶式輸送機是重要的輸送設備，可以實現長距離、大容量的物料輸送，隨著生產企業自動化程度的提高，對于帶式輸送機的性能要求同樣越來越高。

帶式輸送機進行物料輸送的過程中，一般將速度設置為恒定值，由此保證帶式輸送機恒功率運行，但是由于物料的不均性，使得帶式輸送機在運載過程中不同時間及不同時期內的負載不一致，這樣造成了帶式輸送機的做功效率低，產生了大量的無用功，造成了能源的浪費，不能滿足節能環保的要求[1]。針對這一問題，采用變頻調速技術，設計帶式輸送機的速度自動調節控制系統，依據運量的不同實現運行速度的自動調節，實現帶式輸送機的節能高效運行。

1 帶式輸送機速度自動控制系統方案

對于帶式輸送機的速度進行自動化的控制，要依據在不同的生產階段的運輸量的不同，將負載的變化轉變為電氣系統的參數，來控制帶式輸送機的運行速度，實現自動化的調節;并且在此基礎之上，要能夠實現優化后系統能夠實現電能消耗的減少，實現節能的目的，實現煤礦的效益最大化[2]。

隨著物料輸送量的變化，帶式輸送機的電機功率也隨之變化，帶速與功率的關系如圖1所示，帶速增加則消耗的功率增加，降低帶速可以實現節能的目的，但是帶速要受到輸送量、帶寬、生產能力等的要求，因此設計帶式輸送機速度自動控制系統實現對速度的自動控制調節。

帶式輸送機速度自動控制系統的整體方案框圖如圖2所示，從圖2中可以看出，系統可以分為檢測單元、控制單元及執行單元三個部分，相互之間共同協作。

檢測單元包括對物料輸送量的檢測及帶速的檢測，將采集到的信號傳入PLC節能控制裝置。對物料的輸送量檢測，采用核子秤系統進行物料的稱重分析，這種稱重方式如圖3所示，使用γ射線穿透所運輸的物料實現物料的稱重，這種方式檢測精度高，數據準確，可以為PLC的數據分析提供可靠的依據。

控制單元采用PLC作為主要核心部件，根據接收到的檢測信號，經過判斷，進行速度的變頻調節及電機的啟停等控制，實現了依據物料的運量來調節帶式輸送機的速度。執行單元主要包括變頻調速裝置，依據來自PLC的控制信號，依據給定的策略輸出相應的信號給到驅動電機，調節電機的轉速，實現控制系統的功能。

2 帶式輸送機速度自動控制系統應用

帶式輸送機速度自動控制系統檢測單元采用核子秤系統實現對物料運輸量的稱重檢測，帶速傳感器實現對輸送帶速度的檢測，所得的數據信息傳入到PLC控制器中進行數據的分析處理。PLC控制器是速度自動控制系統的核心部件，對采集的數據進行分析處理，并進行相關指令的輸出。

在速度自動控制系統中，為了提高系統的可靠性，對系統采用雙CPU冗余的設計。采用雙CPU、雙電源模塊及雙通訊模塊的設置，實現雙機熱備的系統控制。PLC雙CPU運行系統，在正常工作的過程中，一臺CPU作為主控制系統，對所有設備進行控制，另一臺備用CPU作為備用的控制系統，只進行主控制系統的監視，當住控制系統發生故障時，則備用CPU可立即實現系統的熱切換，備用控制系統發揮作用，保證帶式輸送機的穩定運行。

在進行系統的應用過程中，同樣采用2臺核子皮帶秤進行輸送物料量的檢測，2臺核子皮帶秤安裝在不同的位置，對于檢測的數據進行校正，增加運量數據的準確性，當皮帶空載時，皮帶秤無法檢測到數據，此時PLC控制器會輸出自動停車的型號，避免帶式輸送機的空運行。

PLC控制器的運行程序包含對帶式輸送機的啟?？刂?、運量的檢測、調速控制、緊急制動及打滑、撕帶等的保護。同時，對運行的電機參數進行檢測，并對調節后的輸送帶速度進行速度反饋，經過控制程序的計算，輸出相應的變頻器信號，實現對帶式輸送機的自動調速。帶式輸送機采用機頭位置三電機進行驅動，每臺電機配置相應的變頻器，保持速度的同步及功率平衡。三臺電機的控制方式如圖4所示，采用主從控制器的方式控制三臺變頻器，一臺變頻器作為主傳動，其余兩臺變頻器為從動，保持與主電機的速度一直，保證三臺電機之間的速度同步。

三臺變頻器之間為保證電機的同步性，每兩臺之間采用PLC控制相互的順序，變頻器及主從控制器均安裝在地面的配電室，采用三菱內部通訊實現數據的交換，提供控制的精確性，實現電機速度的自動調節及檢測，并且可對變頻器的故障進行檢測，當系統存在過載、欠電壓等故障時，可以自主的進行報警或停機，并向PLC傳遞故障信號，經PLC決策執行相應指令，提高系統的可靠性。

3 總結

依據運量的不同，對帶式輸送機的速度進行優化調節，設計了速度自動控制系統，可以通過工控機實現帶式輸送機的啟停、變頻變速、故障報警等功能，系統的設計結構簡單，對帶式輸送機的改造方便，電氣系統的連接簡單，方便的進行操作維護。在實際的應用過程中，采用速度自動控制系統，可以依據運量的不同，較好的實現帶式輸送機的全自動速度調節控制，滿足節能控制的要求。在系統的設計中，設置了手動和自動的運行模式，可以依據工況的不同進行選擇，提高了系統操作的可靠性，并且變頻器保證了電機避免受到沖擊電流的危害，保證帶式輸送機的穩定運行，提高了物料輸送的可靠性。

參考文獻：

[1]趙建軍.變頻跟蹤調速帶式輸送機PLC模糊控制系統設計[J].中國礦業，2020，29（03）：100-104.

[2]徐孝.基于永磁同步電機變頻自動張緊裝置的帶式輸送機動態特性研究[D].太原：太原理工大學，2019.

作者簡介：

李宗豪（1991- ），男，本科，2015年7月畢業于西安科技大學高新學院，助理工程師，研究方向：帶式輸送機。