煤礦皮帶運輸機智能控制系統設計

彭佳斌

（晉能控股煤業集團挖金灣煤業有限公司，山西 大同 037000）

就皮帶運輸機而言，就是一種不間斷運輸的機械設備，該設備主要用傳送帶來進行部件的承載與牽拉，因為該設備有平穩的對物體進行傳送、比較簡單的結構、比較低的費用、運輸比較方便等優勢，所以可以在煤礦井下與露天輸送輸料等場合內進行使用。固有煤礦的皮帶運輸機在對監控工作進行開展時會使用人工巡查、繼電接觸控制系統等方法，這樣就會使系統存在安全隱患比較大、較差的實時性、較低的工作效率。在煤礦的皮帶機監控系統內使用著PLC 技術，這樣可以使監控工作更加高效，可以把皮帶機正常運行時發生的一些問題馬上發現出來，這樣就會防止擴大事故，與此同時，還可以把勞動風險與強度降低，還可以使皮帶運輸機在非停時的時間下降，進而確保所開展的煤炭運輸的效率更高[1]。

1 礦用皮帶運輸機系統

就晉能控股煤業集團某礦的四級皮帶運輸系統而言，所設計的順序是運行控制的啟停、每級的皮帶對故障的保護控制、發生故障時報警等，檢測儀表可以實時監測皮帶運輸機正常運行時的狀況、故障信息及系統參數等。在有異?；蚬收铣霈F在某級的皮帶時，那么PLC控制器就會把判斷做出來，就會停機和聲光報警來保護皮帶運輸機，使礦用的皮帶運輸系統監控更加自動化。

1.1 礦用皮帶運輸機中存在的皮帶故障與檢測故障的方法

當煤礦的皮帶運輸系統正常工作時有一些因素會導致設備有故障發生，即為皮帶故障，在對故障種類進行檢測時，要使用的傳感器要具有針對性，這樣就可以馬上對系統進行保護，還把故障給排除掉了，進而使煤礦井下的作業更加高效和安全。

1.1.1 皮帶產生跑偏故障的原因與檢測方法

在皮帶運輸機正常工作期間，當皮帶軸向中的縱向軸線從運輸機的核心線中偏離出來，那么就會有皮帶跑偏故障出現。在檢測此故障時，可以使用礦用的本安型跑偏傳感器，且型號是GEJ40，基于跑偏傳感器中的輕、重跑偏信號，讓PLC來實施停車與報警處理。

1.1.2 皮帶產生撕裂故障的原因與檢測方法

就皮帶運輸機系統與皮帶設備而言，對二者有不小損壞的是皮帶撕裂故障，其后果有可能導致人員傷亡。在檢測該故障時，可以使用撕裂傳感器，且型號是GVY10，并且PLC 會按照撕裂傳感器相應的開關觸點所做出的動作狀況來把控制保護這一信號給發出來，這樣就會把皮帶運輸機所存在的電源切斷，停止運行系統，避免擴大事故。

1.1.3 皮帶產生打滑故障的原因及檢測方法

就運輸機的滾筒而言，皮帶打滑會升高其外表的溫度，進而使皮帶有火發生，乃至出現一些嚴重性更大的事故。在檢測其從動輪的速度時可以使用速度傳感器，且是智能型的，型號是GSC200，在有低電平從該傳感器所具有的輸出端中輸出時，其電源就會被PLC 所切斷，并且是自動的，這樣低速保護就實現了[2]。

1.1.4 皮帶產生堆煤故障的原因及檢測方法

就皮帶堆煤這一現象而言，該現象將增加其驅動電機的負載，進而導致空轉出現在其傳動滾筒中，就會發生皮帶跑偏、打滑等故障，就會使其系統所具有的穩定性降低，導致斷帶、燒毀驅動電機、停運皮帶等后果。在檢測該故障的時，可以使用堆煤傳感器，且型號是GUJ30，若有堆煤出現在系統中，就會使堆煤傳感器內的開關觸點有動作做出，就會把故障信號傳出來，那么PLC就會馬上把停機保護這一操作做出來。

1.2 控制礦用皮帶運輸系統的要求

在本文中，主要對四級皮帶運輸機進行了研究，該皮帶輸運機是可伸縮的帶式輸送機，且是DSJ 系列中的，圖1 就是四級皮帶運輸系統示意圖，PD-4、PD-3、PD-2、PD-1 是皮帶的編號，隔爆型三相異步電動機會對皮帶進行驅動，分別用M4、M3、M2、M1 表示，且是YBK2系列的，一級皮帶對應的隔爆型三相異步電動機的數量1臺。

圖1 四級皮帶運輸系統示意圖

由于要確保四級皮帶運輸系統運行的更加可靠與安全，還要使監控功能更加智能得以實現，在對系統進行設計時，一定要對下面幾項要求進行滿足：

（1）在初始狀態時:全部的裝置都是停止的。

（2）在啟動操作時:當接通啟動按鈕之后，每一級的皮帶驅動電機要根據M1到M4這一順序來把逆序的啟動完成，而相鄰級之間的啟動時間要有5s的間隔，避免有故障出現在皮帶時，有堆料出現在上一級皮帶中。

（3）在實施停止操作時:當接通停止按鈕之后，每一級皮帶驅動電機要根據M1到M4這一順序來把順序的停止完成，而相鄰級之間的停車時間要有10s 的間隔，避免每級皮帶在停運之后，沒有馬上把物料拉出來。

（4）在實施安全操作時:如果其中一級的皮帶中有異?；蚬收习l生時，那么該級還有上面的所有級的皮帶的運行都會被停止，于此同時，還有聲光報警給發出來；還要輔助緊急操作，別的級的皮帶的運行會在10s會后進行順序停止。

2 設計礦用皮帶運輸機控制系統的硬件

在晉能控股煤業集團某礦皮帶運輸系統而言，其四級皮帶正常運行的驅動是由礦用隔爆型三相異步電動機的M4、M3、M2、M1 來實現的，且數量是4 臺，屬于YBK2系列。對其控制要求進行分析，并把控制系統需要的數字量輸出入點與其輸出點進行計算，所對應的數量是13 個、26 個，以系統需要的輸出點與輸入點數還有擴展裕量的預留為基礎來選擇可編程控制器CPU的型號。由于對系統需要的容量等一些方面的原因進行了全面的考慮，在選擇PLC的型號時，選擇了CPU226，該CPU226屬于57-200系列、是德國西門子公司的，還把數字量輸入模塊配給了PLC，型號是EM221 DI8-DC24V，數量是1塊[3]。

以其控制要求為基礎來對輸出輸入元件進行選擇，還配置了PLC 的輸出點與輸入點，并把其I/O 分配表給列出來了，表1就是其分配表。

表1 控制系統輸入/輸出分配表

按照四級皮帶運輸系統具體的工作步驟與表1 的分配表，來對控制系統PLC 硬件接線圖進行設計，圖2就是其接線圖。

圖2 控制系統PLC硬件接線圖

3 設計礦用皮帶運輸機的控制系統程序流程圖

按照礦用四級皮帶運輸機正常運行的所有控制要求，把其系統程序流程圖給設計出來[4]，圖3就是其詳細的系統程序流程圖。

圖3 系統程序流程圖

4 結束語

在本文中，主要對設計故障報警控制、每級皮帶中的故障種類的檢測、控制四級皮帶運輸系統正常運行順序給完成了。在把可編程控制器使用到礦用皮帶運輸機系統中并控制之后，就可以實時監測皮帶運輸機正常運行的狀況，對排除故障有很大幫助，使皮帶運輸系統更加可靠，把存在于其監控系統內的不足給解決掉，這樣就可以把生產效率提高，還可以保障煤礦工人的安全。