基于CST可控啟動的帶式輸送機控制系統設計

謝四蓮

（湖南人文科技學院通信與控制工程系 湖南 婁底 417000）

在煤礦的井下原煤輸送系統中，帶式輸送機是這一系統中的主要運輸設備，帶式輸送機性能的好壞直接影響到輸煤系統的工作效率。另外一些新型的帶式輸送機還具有輸送量大、長距離連續輸送、運行可靠、效率高且易于自動化等優點。因此，在帶式輸送機中采用自動化監控技術，不但可以大大提升輸煤系統的工作效率，還能保證生產的安全可靠。然而，在實際的生產過程中，國內大多煤礦的帶式輸送機現有的控制系統比較落后，控制功能比較單一，已經不能滿足當前大型化礦井對煤炭大輸送量的要求[1]。主要是因為舊有的控制系統沒有一個統一的監視和管理平臺，因此無法施以科學有效的控制方法。本文所研究的帶式輸煤集中控制系統旨在建立一個統一的監視、管理平臺，從而對帶式輸送機的輸煤過程實現全方位、高程度的自動化控制[3，4]，最終達到提高生產效率，減少系統故障，保證生產安全的目的，滿足煤礦大型化發展的要求，能給煤礦帶來良好的經濟效益。

1 系統的組成

帶式輸送機監控系統主要由上位機PLC主站與現場PLC子站組成。上位機PLC主站功能：（1）與井下多子站PLC的信息交換。（2）遠程監控界面顯示。現場子站PLC主要功能：（1）現場系統控制。（2）現場故障檢測(帶速檢測、滾筒溫度檢測、輸送帶撕裂檢測等)與處理。（3）帶式輸送機驅動電機功率平衡與軟啟動調節器控制。井下子站PLC、井下觸摸屏與遠程監控主站PLC接入PROFIBUS網絡[2]組成FCS總線控制系統。帶式輸送機控制統結構如圖1所示。

圖1 帶式輸送機監控系統結構圖

為了實現帶式輸送機的驅動電機軟啟動與功率平衡，可采用CST可控啟動的方法，通過PLC脈沖輸出控制液力耦合器上勺桿電機的開度[5-7]，調節液力藕合器充油量改變驅動電機的負載，從而實現調節功率平衡和軟啟動。同時子站PLC將現場傳感器檢測的報警信號傳輸給遠程控制PLC主站并顯示在井下觸摸屏上。

2 系統實現的功能

2.1 多種控制方式

控制方式包括單臺、集控、檢修、點動四種，使系統操作靈活、可靠。

2.2 多種流程選擇

流程選擇在自動方式下，可根據工藝選擇運輸流程，膠帶啟動按逆煤流方向，正常停機時，根據膠帶速度、長度延時停車，將皮帶上的物料拉空后方可停止膠帶機的運行，避免下次壓料開機。故障狀態下，及時將故障在監測點聲光報警，同時將故障點后皮帶機停止。

2.3 可控起動

裝有線性、可控制的起動傳輸裝置(controlled start transmission，簡稱CST)是一種新型的機電一體化軟起動系統，它帶有電液反饋控制以及齒輪減速器，并在低速軸端有濕性離合器。CST可控起動裝置是集減速、離合、調速于一體的傳動裝置。通過CST可控起動裝置內部的機械傳動系統以及電液控制系統，可以實現帶式輸送機的軟起動與功率平衡。在煤礦生產中所使用的一般都是大型的帶式輸送機，它的起動過程是個加速過程，在加速過程當中，輸送機中的膠帶會因為發生粘彈性變形而產生動張力。當帶速越高、起動時間越短時，起動加速度與輸送帶粘彈性變形就越大，動張力也越大，嚴重時就會損壞輸送帶與其它元部件。采用CST可控起動傳輸技術，可使輸送帶起動時初張力大幅下降，從而保證輸送帶不打滑。

2.4 報警功能

啟、停前的語音報警、故障類型語音報警、超限語音報警。

2.5 數據顯示、存儲

信息處理功能人機界面友好，操作靈活方便，現場設備的運行狀態能夠直觀動態模擬，可為操作員最大限度地提供各種生產數據，設備運行數據（故障率、故障時間、運行時間等）在計算機內按月刷新，存儲1年并能打印。

2.6 圖像監視功能

在計算機屏幕上，可動態顯示主電機電流、帶速等，以及主電機、皮帶張緊、耦合器執行器位置狀態、制動閘等設備的運行狀態，還有拉線、跑偏、堆煤、縱撕、超溫等皮帶機的故障保護以及電機啟動器故障、制動閘故障等。

2.7 實時網絡功能

系統采C/S模式和Internet/Intranet瀏覽器技術，同時允許無限個客戶在任何地方通過互聯網訪問服務器 （操作員站），隨時了解、掌握帶式輸送機運輸系統的生產情況。

3 CST可控啟動

CST是一種新型的機電一體化軟起動系統，它帶有電液反饋控制以及齒輪減速器，并在低速軸端有濕性離合器。CST可控起動裝置是集減速、離合、調速于一體的傳動裝置。通過CST可控起動裝置內部的機械傳動系統以及電液控制系統，可以實現帶式輸送機的軟起動與功率平衡，基于PLC的流程圖如圖2所示。

圖2 CST可控制啟動裝置PLC控制流程圖

4 結論

該系統通過實踐證明，具有智能化程度高、使用方便快捷、安裝操作簡單等特點，在礦井和巷道等惡劣環境下運行良好，得到了用戶的好評。實現了對井下帶式輸送機系統的可控啟動，取得了安全生產、節能降耗、提高效率和推動現代化礦井建設的良好效果。

［1］劉煒等.基于Profibus-DP總線的帶式輸送機監控系統[J].煤礦機械,2008(4).

［2］鄭曉亮,祝龍記.煤礦帶式輸送機智能控制保護系統[J].煤礦機械, 2008(2).

［3］王思文,等.基于PLC的帶式輸送機監控系統設計[J].煤炭科技, 2008(2).

［4］郭秀麗,李世厚.通用型皮帶運輸機監控系統[J].四川工業學院學報,2001(3).

［5］靳震中.礦用膠帶輸送機集中控制監控系統的應用[J].河北煤炭, 2008(3).

［6］Wu Li,YangZheng,DongXinfa.The Design and Research of Belt Transport System Based on PLC[J].2010 International Conference on Advances in Energy Engineering,2010.

［7］Jianmin Zuo.Hydraulic and Pneumatic Transmission[J].Beijing: Mechanical Industry Press,2007.