礦山帶式輸送機控制新技術(shù)研究應(yīng)用

李劍峰

（兗礦集團(tuán)設(shè)計研究院，山東濟寧 273500）

1 引言

某礦業(yè)（集團(tuán)）公司及下屬各礦與有關(guān)單位共同開展了科技攻關(guān)，在礦井帶式輸送機的控制系統(tǒng)方面進(jìn)行了大量的研究試驗工作，并積極應(yīng)用當(dāng)前已有的適用新技術(shù)，取得了良好的現(xiàn)場使用效果，對國內(nèi)同行具有相當(dāng)?shù)膮⒖純r值。

2 帶式輸送機集控系統(tǒng)保護(hù)特性與安裝要求研究

礦業(yè)（集團(tuán)）公司南屯煤礦對礦井帶式輸送機集控系統(tǒng)的保護(hù)特性及安裝要求進(jìn)行了研究和總結(jié)。

（1）煤位保護(hù)傳感器。安裝高度不應(yīng)低于機頭膠帶200mm水平以下，可以保證埋機頭、滿倉或者滿煤漏斗時煤、矸等物體觸到煤位傳感器垂直的萬向?qū)U并且偏離中心線15°，經(jīng)過1.8～10s延時自動切斷帶式輸送機的電源并報警。

（2）速度保護(hù)。也叫防滑保護(hù)，傳感器可以采用霍爾元件磁敏傳感器和磁感應(yīng)傳感器。安裝時傳感用磁鐵應(yīng)放在帶式輸送機卸載滾筒法蘭盤的偏心位置上，不能超出滾筒外延。傳感接收器固定在帶式輸送機卸載臂框架或滾筒軸芯與磁鐵相對應(yīng)的支架上面。

（3）煙霧傳感器。可以采用離子式煙感器，自身帶有試驗按鈕，一般安裝在驅(qū)動滾筒上方5m內(nèi)的下風(fēng)口無淋水處。當(dāng)輸送機周圍有煙霧形成或可燃?xì)怏w超標(biāo)時，能夠控制帶式輸送機自動停車。

（4）防跑偏傳感器。采用一個萬向開關(guān)，膠帶跑偏時，垂直的萬向?qū)U在膠帶的推動下經(jīng)過延時停車。防跑偏傳感器安裝在機頭儲帶倉的中間位置和機尾兩邊各一組。

（5）溫度傳感器。采用金屬導(dǎo)熱材料。當(dāng)輸送機長時間運行或者雙電動機運行有一個電動機出現(xiàn)故障時，負(fù)荷和扭矩均增大，導(dǎo)致設(shè)備的溫度升高。一般把傳感器的吸熱面緊貼著電動機外殼或者在帶式輸送機的主滾筒設(shè)置溫度傳感器，隨時檢測滾筒的溫度。

（6）張緊力下降保護(hù)裝置。其作用是當(dāng)輸送帶和驅(qū)動滾筒之間產(chǎn)生打滑時使輸送機停止，但是由于有防滑保護(hù)起作用，故此保護(hù)也可以不安裝。

（7）對個別帶式輸送機可以安裝防撕裂保護(hù)裝置和傾斜巷道上運或者下運停車防止帶式輸送機逆轉(zhuǎn)的制動裝置。在帶式輸送機的主滾筒設(shè)置溫度傳感器，隨時檢測滾筒的溫度，同時配備自動灑水裝置，在滾筒超溫時實現(xiàn)自動灑水并且對主滾筒進(jìn)行降溫。

（8）沿向緊急停車保護(hù)。當(dāng)沿線的某一個緊急停車開關(guān)被接通時能立即實現(xiàn)停車保護(hù)功能。

（9）縱向撕裂保護(hù)。當(dāng)輸送帶撕裂時，傳感器把電信號傳給主機，立即實現(xiàn)停車保護(hù)的功能。

3 BXWⅡ控制系統(tǒng)在帶式輸送機上的應(yīng)用

以BXWⅡ-120／115礦用隔爆兼本安型微機控制箱為核心的電控系統(tǒng)，是煤礦機械廠專門為煤礦井下研制的可編程監(jiān)測控制系統(tǒng)，輸入輸出點數(shù)均可以擴展，語音通訊，可自診斷并且具有快開門結(jié)構(gòu)，目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于煤礦井下膠帶輸送機的電氣控制、監(jiān)測和綜合保護(hù)。

該系統(tǒng)的信號檢測、邏輯運算和控制輸出等工作過程均由BXWⅡ控制系統(tǒng)自動實現(xiàn)。控制核心部件選用FX2N-48MR可編程控制器，配有RS485接口、模擬量模塊和通訊模塊等完成帶式輸送機的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集及過程控制。FX2N-16CCLM系統(tǒng)主站塊可以使PLC在現(xiàn)場總線CC-Link中作為主站使用，可以接7個遠(yuǎn)程I／O以及8個遠(yuǎn)程設(shè)備站，最大的傳輸距離為13.2km，可以有效地節(jié)約布線，減小誤配線率，方便快捷地使PLC與各種外接設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。FN2N-4AD模擬量檢測模塊采集電機電流信號，具有12位高精度分辨率，4通道，通過軟件編程和數(shù)據(jù)運算實現(xiàn)多臺電機功率平衡，提高了設(shè)備的運行性能，延長了設(shè)備的使用壽命。采用圖形操作顯示終端，運用FX-PCS-DU-WIN-C專業(yè)軟件，設(shè)定了用戶的顯示操作畫面、監(jiān)視畫面、數(shù)據(jù)采樣圖表、故障報警記錄等狀態(tài)信息，為用戶提供了優(yōu)良的操作環(huán)境，并且能夠顯示和修改工作程序，方便了現(xiàn)場的調(diào)試工作。

（1）信號檢測。首先由各種傳感器檢測出帶式輸送機的各種信號，并將此輸入到BXWⅡ控制箱可編程控制器FX2N-48MR，由PLC內(nèi)CPU判斷，同時根據(jù)遠(yuǎn)程或者司機控制輸入的要求，依照編定程序完成控制功能，實現(xiàn)起動預(yù)告、設(shè)備運行和帶式輸送機保護(hù)。被檢測的信號基本上可以分為開關(guān)量（無電位接點）和模擬量兩種。

（2）控制輸出。控制箱對磁力起動器、電動機等外部設(shè)備的控制是通過接點的通斷來實現(xiàn)的，即開關(guān)量控制。開關(guān)量的輸出分為本安接點輸出和隔爆接點輸出。

（3）運行工況。為了滿足日常運行、檢修和故障處理等的需要，具備集控、自動（包括正常起車、正常停車、緊急停車和保護(hù)停車）、檢修和手動4種控制模式。

4 ControlNet在煤礦井下帶式輸送機監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

礦業(yè)（集團(tuán)）公司濟寧三號煤礦將基于Control-Net現(xiàn)場總線技術(shù)的帶式輸送機監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于井下16采區(qū)，性能比較穩(wěn)定，取得了較好的效果。此后，又把帶式輸送機集中控制系統(tǒng)接入整個信息化工程，實現(xiàn)整個煤礦的綜合自動化。

該系統(tǒng)由以下五個部分組成。

（1）電控裝置。以可編程控制器為核心，PLC選用Controllogix5550系統(tǒng)，CPU模塊為（1756-L55M12）處理器。Controllogix系統(tǒng)通過1756-DNB，DecivceNet掃描模塊及I／O模塊對過程量以及現(xiàn)場的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行實時測量采集，經(jīng)過1756-L55M12CPU模塊綜合處理以后，可以將數(shù)據(jù)傳送到現(xiàn)場所控制的設(shè)備，完成設(shè)備的自動起停；并且由通信模塊（1756-CNBR）通過ControlNet送至井下網(wǎng)關(guān)，從而送到地面工作站；控制屏通過Control-Net與Controllogix主控分站連接，從PLC中獲取現(xiàn)場的設(shè)備信息，在控制屏上顯示出來并且可以通過控制屏完成現(xiàn)場設(shè)備的控制；Controllogix主控分站通過DH+與CST軟起動控制柜SLC-500之間進(jìn)行通訊，獲取CST軟起動上的信息，在控制屏上顯示出來并且可以將CST的各種狀態(tài)送至地面顯示。

（2）CST可控驅(qū)動裝置。CST裝置主要是由可控起動傳輸部分、冷卻系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)4個部分組成的。其可控起動性能好，具有反饋系統(tǒng)，實時控制起動加速度又可以實現(xiàn)可控制動，使帶式輸送機按照預(yù)定的減速度在規(guī)定的時間內(nèi)停車，調(diào)速精度高、穩(wěn)定性強、可靠性高。選用CST可以降低基本膠帶張力，提高傳動效率，選用比較小的安全系數(shù)可以獲得比較高的安全度。

（3）張緊裝置。采用YZL-300型液壓張緊裝置，可以實現(xiàn)膠帶起停時的自動張緊。

（4）多路組合開關(guān)。選用ZB-4X40／660礦用隔爆型組合開關(guān)為CST油泵電動機、冷卻電動機和張緊絞車電動機提供電源，并且對其進(jìn)行控制和保護(hù)，具有過載保護(hù)、漏電保護(hù)、短路保護(hù)、缺相保護(hù)以及漏電閉鎖功能。

（5）膠帶保護(hù)裝置。主要有跑偏開關(guān)、拉線開關(guān)、縱撕傳感器、堆煤傳感器、煙霧傳感器、打滑傳感器、灑水裝置以及沿線信號裝置等。

5 煤礦采區(qū)下運式帶式輸送機電控系統(tǒng)PLC改造

礦業(yè)（集團(tuán)）公司東灘煤礦針對一采區(qū)下運式帶式輸送機電控系統(tǒng)存在的問題，進(jìn)行PLC程序設(shè)計改造，從根本上克服了控制繼電器接點氧化和線圈老化等缺點，實現(xiàn)了帶式輸送機盤形閘電動機控制順序切換，并且利用AD模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊實現(xiàn)了對液壓拉緊控制系統(tǒng)的改造，使得盤形閘的控制切換和液壓壓力的自動控制變成現(xiàn)實。

外圍控制及保護(hù)裝置主要包括以下部分：

（1）煙霧保護(hù)。煙霧傳感器正常測量時需要直流24V電源，可編程控制器輸入點與公共點之間即是24V電源，故可以直接接入。因為煙霧保護(hù)正常為常開、故障時閉合，所以為常開接點輸入方式。

（2）跑偏、撕裂與堆煤保護(hù)。保護(hù)信號可以直接接入可編程控制器，即一端與公共端子COM相聯(lián)結(jié)，另一端接入相應(yīng)的輸入點即可。機頭、機尾跑偏與膠帶撕裂等采用常閉接點輸入方式，堆煤保護(hù)采用常開接點輸入方式。

（3）速度傳感器。欠速保護(hù)采用的是開關(guān)量輸入，內(nèi)部計數(shù)器計數(shù)，然后利用設(shè)定值與其輸入值進(jìn)行比較來實現(xiàn)。固定有永久磁鐵的速度傳感器放置在下膠帶上，檢測探頭采用干簧管式聯(lián)接開關(guān)，干簧管經(jīng)過磁鐵時每閉合和斷開一次可編程控制器就對其計數(shù)。膠帶額定運行速度為3.5m／s，速度傳感器周長為 0.5m（平均分布 8 塊磁鐵），設(shè)定速度傳感器每秒旋轉(zhuǎn)7周，采用每秒對其進(jìn)行計數(shù)。設(shè)定膠帶實際運行速度降低到額定速度的80%為欠速，高于額定速度10%為超速。

（4）液壓張緊。在膠帶正常工作的狀態(tài)下，采用液壓自動張緊工作方式，將DC系列隔爆壓力傳感器裝在液壓站控制油路上，使其時刻采集液壓站的油壓信號，并且將此信號轉(zhuǎn)換為電壓信號以后傳輸?shù)紽X2N-2AD模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊中，可編程控制器在得電的狀態(tài)下，PLC時刻都能夠采集到液壓站的壓力信號并且存儲。

（5）盤形閘1#、2#電動機切換。在正常起動的過程中，由PLC輸出點控制1#電動機來實現(xiàn)膠帶閘盤抱閘、開閘控制；當(dāng)1#電動機出現(xiàn)故障時自動切換到2#備用電動機進(jìn)行盤形閘控制，并且在自動停車的工況下停機20s以后自動抱閘；出現(xiàn)緊停以及閘電氣故障時立即停車抱閘。

6 多點驅(qū)動帶式輸送機聯(lián)動控制的研究

隨著高產(chǎn)高效礦井的建設(shè)，煤礦井下采區(qū)的幾何尺寸也在不斷地加大。礦業(yè)（集團(tuán)）公司東灘煤礦采煤工作面的順槽走向長度已經(jīng)達(dá)到了2600m。與之相適應(yīng)，前期綜合機械化長距離掘進(jìn)施工中就需要配置多點驅(qū)動帶式輸送機。因此，對如何合理地確定多點驅(qū)動帶式輸送機的聯(lián)動控制和應(yīng)用開展了研究。

該礦掘進(jìn)工作面的多點驅(qū)動帶式輸送機以及相關(guān)的電控設(shè)備選型配套如下：帶式輸送機為SSJ800／4×40型，機頭驅(qū)動部和中間驅(qū)動部各布置有2臺40kW驅(qū)動電動機；拖動開關(guān)為BQD1-300／1140（660）型真空磁力起動器；通訊裝置為TK100通訊控制系統(tǒng)，自照明信號綜合保護(hù)裝置引入127V工作電源，具備單起單停、順序聯(lián)動的控制功能。

從經(jīng)濟角度和控制可靠性兩個方面綜合比較后決定采用以下方案：TK100通訊控制裝置安裝于帶式輸送機的機頭位置處。2臺拖動開關(guān)（1臺工作1臺備用）安裝于帶式輸送機機頭位置，自機頭引入660V電源對機頭2臺電動機供電；另外2臺拖動開關(guān)（1臺工作1臺備用）安裝于中間驅(qū)動部的位置，由主干線電纜的中間多通接線盒（中間驅(qū)動處）引入660V電源對中間驅(qū)動2臺電動機供電。中間驅(qū)動的負(fù)載電纜不需要遠(yuǎn)距離敷設(shè)，但是控制線要遠(yuǎn)距離敷設(shè)，中間驅(qū)動的負(fù)載電纜敷設(shè)工作量小，井下投入占用的電纜費用低，經(jīng)濟性合理。同時，在磁力起動器的外部增加先導(dǎo)控制回路，采用AC127V外部電源為增設(shè)的2件AC110V繼電器供電，使控制電壓在繼電器允許的電壓波動范圍內(nèi)略高于其吸合電壓，保證了AC110V繼電器的正常工作電壓，而且增加了后備起動的保證環(huán)節(jié)，提高了起動可靠程度，遠(yuǎn)控比較可靠。

在1301運輸順槽綜合機械化掘進(jìn)工作面投入使用以后，多點驅(qū)動膠帶輸送機的聯(lián)動控制靈敏可靠，未出現(xiàn)過起停故障，成功地解決了遠(yuǎn)距離控制電壓（AC18V）損失大的難題，而且中間驅(qū)動的負(fù)載電纜不需要遠(yuǎn)距離敷設(shè)，減少了井下工作量和投入費用，為多點驅(qū)動帶式輸送機的聯(lián)動控制提供了有價值的借鑒。

7 大傾角下運帶式輸送機電控系統(tǒng)研制

煤礦機械廠將大傾角下運帶式輸送機電控系統(tǒng)與機械系統(tǒng)、制動系統(tǒng)以及液壓控制系統(tǒng)構(gòu)成機電液一體化的帶式輸送機勻減速閉環(huán)控制系統(tǒng)，使得帶式輸送機能夠按照預(yù)定的停車減速度平穩(wěn)地制動停車，完善可靠地解決了負(fù)傾角較大向下運輸?shù)目刂茊栴}。

在自動方式下，全部過程均由控制程序完成；手動方式下，各個設(shè)備的通電均由手動操作完成。此項成果以高可靠性的FX2N系列PLC為控制核心。帶式輸送機預(yù)警起車，各保護(hù)投入檢測，PLC可對各個輸入口采集的信號進(jìn)行判斷和運算，發(fā)出控制指令，實現(xiàn)各臺設(shè)備的自動控制。當(dāng)出現(xiàn)故障時自動緊急停車，并且發(fā)出聲光故障報警，待故障排除后方可以再次進(jìn)行正常起車，完成帶式輸送機打滑、跑偏、堆料、閉鎖、滅火灑水、煙霧、超溫以及縱撕保護(hù)等。下運膠帶輸送機工作時，其帶速和電動機速度是兩個重要的物理參量，如開車松閘以后的輕、重載判斷，電動機在同步速度值的投入和切除，3個超速值的設(shè)定，膠帶高低速打滑以及加速度和二級制動控制等，均需要對電機和膠帶速度進(jìn)行檢測。

在此項設(shè)計中，速度通過磁性傳感器轉(zhuǎn)換成頻率與其成正比的電信號，由PLC高速計數(shù)端采集，進(jìn)行數(shù)據(jù)運算和處理。除了安全規(guī)程規(guī)定的6項保護(hù)以外，還根據(jù)設(shè)備的特點，設(shè)置了閘皮磨損保護(hù)、盤形閘和捕帶器不能夠有效松開的閉鎖、給煤機閉鎖控制保護(hù)等。各種保護(hù)信號進(jìn)入PLC，根據(jù)故障性質(zhì)判斷急停和延時停車等。此項研究成果根據(jù)下運帶式輸送機傾角大、運行工況特殊的特點，以PLC為控制核心，較好地解決了速度信號的檢測、速度與加速度控制和三級超速的制動控制等問題。

8 四象限變頻調(diào)速裝置在下運帶式輸送機的應(yīng)用

礦業(yè)（集團(tuán)）公司興隆莊煤礦利用四象限變頻控制器并且采取相關(guān)的技術(shù)手段，成功地改造了井下巷道中使用的帶式輸送機，解決了下行運輸帶式輸送機所產(chǎn)生的負(fù)力問題。

當(dāng)長距離下山的帶式輸送機運輸采用液力耦合器裝置時，在起動、運行和制動的過程中都會出現(xiàn)對電動機的失控狀態(tài)。特別是出現(xiàn)事故需要緊急停車時，雖然電動機已經(jīng)停止運轉(zhuǎn)，但是膠帶靠著自身及輸送物料的重力作用仍然使帶式輸送機繼續(xù)以比較快的速度運行，便會造成事故擴大和機頭堆煤。此時雖然能夠通過制動閘進(jìn)行制動，但是對于機械的沖擊以及磨損非常大，而且因為制動力過大不可避免地?fù)p傷膠帶接頭和機械設(shè)備。為此，決定將帶式輸送機由采用液粘型軟起動裝置改為采用四象限變頻器進(jìn)行負(fù)力狀態(tài)下的控制與拖動，使帶式輸送機完全在變頻器控制的頻率及速度下運行。同時，由于變頻器采用了矢量控制技術(shù)，具有比較大的起動力矩，可以保證重載起動的要求。采用液力耦合器起動裝置時，負(fù)力完全是通過機械裝置或者由電動機發(fā)熱來消耗的，而采用變頻器則是隨時將產(chǎn)生的負(fù)力回饋到電網(wǎng)中去；同時，由于通過控制電動機的運行頻率，系統(tǒng)也不可能超速，系統(tǒng)更加安全。

該礦西上山帶式輸送機的應(yīng)用實踐表明，此項改造解決了帶式輸送機運輸過程中的負(fù)力問題，能量回饋電網(wǎng)；解決了帶式輸送機運行過程中的速度失控問題，實現(xiàn)了運行全過程的、制動和速度控制，保證了設(shè)備的正常運行；解決了機械系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)的沖擊問題，延長了設(shè)備的使用壽命；順滑的無級調(diào)速特性使得帶式輸送機起動以及停止過程非常平穩(wěn)，減少了膠帶竄動、跑偏和灑煤等現(xiàn)象，減輕了工人勞動強度，保障了生產(chǎn)正常進(jìn)行。

9 PLC在煤礦帶式輸送機控制系統(tǒng)的應(yīng)用

煤礦機械廠根據(jù)煤礦井下運輸?shù)膶嶋H情況，選用S7-200CPU226可編程控制器對原有的電控系統(tǒng)進(jìn)行了自動化改造，增加了新的功能。實踐表明，該系統(tǒng)可靠性高、操作簡單、運行穩(wěn)定，而且具有可擴展性，為今后實現(xiàn)全礦井生產(chǎn)集中控制打下了良好的基礎(chǔ)。

其功能特點主要包括以下方面。

（1）控制功能

系統(tǒng)設(shè)有自動／手動兩種控制方式。微機控制箱上有正常起車、正常停車、緊急停車、故障復(fù)位等按鈕。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生緊急故障時，只有當(dāng)故障排除以后按下故障復(fù)位按鈕才能夠重新起車。在自動狀態(tài)下，按下電控裝置的正常起車按鈕，起動主電動機，安裝在帶式輸送機驅(qū)動滾筒下的速度傳感器發(fā)出脈沖信號，PLC內(nèi)部程序計算出帶式輸送機的速度和起動加速度。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的起動加速度與實際的加速度進(jìn)行比較，其差值經(jīng)數(shù)據(jù)處理以后，控制步進(jìn)電動機調(diào)節(jié)數(shù)字壓力閥控制油壓的大小，使起動加速度控制在設(shè)定值。

（2）保護(hù)功能

①沿線故障保護(hù)。為了更加及時判斷和處理故障，選用了故障地址識別裝置，可以將沿線閉鎖開關(guān)發(fā)來的跑偏、縱撕、閉鎖等故障以及故障地址、停機信號進(jìn)行顯示和處理，并且將信號用無電位接點的形式并行輸出，供給PLC與其它的控制裝置。②電動機溫度保護(hù)。在主電動機的定子繞組裝入熱電阻，變換成電流信號輸入模擬量輸入模塊，CPU226把它換算成電動機溫度，和設(shè)定溫度比較，檢測到電動機超溫即停車，轉(zhuǎn)入故障處理。③電動機電流保護(hù)。主電動機電流經(jīng)過電流變送器輸出電流信號，輸入到數(shù)字輸入模塊，檢測出電動機電流超過額定電流時就立即停車，轉(zhuǎn)入故障處理。

10 下運帶式輸送機計算機控制系統(tǒng)研制

礦業(yè)（集團(tuán)）公司東灘煤礦和山東科技大學(xué)研究出了帶式輸送機在下運情況下的計算機控制系統(tǒng)，并且利用可編程序控制器實現(xiàn)了在煤礦井下的安全運行。

起車時計算機控制系統(tǒng)輸出直流電壓使液壓系統(tǒng)工作，若膠帶上沒有物料則在延時一段時間以后控制電動機送電，使主電動機轉(zhuǎn)動，帶動膠帶運行并且送料使系統(tǒng)工作；若膠帶上有物料則帶動電動機轉(zhuǎn)動，由于液壓系統(tǒng)是一個二階系統(tǒng)，當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速為1490rpm時給電動機送電，使電動機工作于電動狀態(tài)并且緩慢過渡到發(fā)電制動狀態(tài)，這種控制方式使膠帶起動運行比較平穩(wěn)。停車時，如果電動機工作于發(fā)電制動狀態(tài)并且轉(zhuǎn)速大于1500rpm，則應(yīng)當(dāng)先停止給料系統(tǒng)使得膠帶速度及電動機轉(zhuǎn)速緩慢減低，同時加入液壓制動力，待電動機轉(zhuǎn)速減少到1500rpm以后斷電。

在帶式輸送機的工作過程中，由于物料的不確定性，容易出現(xiàn)膠帶拖動電動機轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生電動機轉(zhuǎn)速超過臨界轉(zhuǎn)速的現(xiàn)象。為了安全運行，當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速在1580rpm左右時應(yīng)停止給料，但是由于膠帶運輸系統(tǒng)和液壓制動系統(tǒng)是一個比較大的慣性環(huán)節(jié)，因此電動機轉(zhuǎn)速仍然有可能上升，此時必須采用可靠的制動控制。膠帶速度大于電動機速度出現(xiàn)的打滑，其原因是膠帶和滾筒的摩擦力不夠，致使物料帶動膠帶沿滾筒滑動，控制的方法只能停止給料，使膠帶的下滑力減少，逐漸恢復(fù)摩擦力，而不應(yīng)當(dāng)停車，電動機轉(zhuǎn)速與膠帶等效轉(zhuǎn)速相同以后故障消除；當(dāng)膠帶速度小于電動機等效轉(zhuǎn)速出現(xiàn)的打滑，其原因是膠帶與滾筒的摩擦力不夠、電動機轉(zhuǎn)速大于膠帶的轉(zhuǎn)速，致使膠帶系統(tǒng)不能有效運送物料，這時應(yīng)當(dāng)停止電動機來增加膠帶張緊力，從而加大膠帶與滾筒的摩擦力。

11 新型帶式輸送機微機控制裝置

礦業(yè)（集團(tuán)）公司東灘煤礦井下3條主帶式輸送機是法國80年代的產(chǎn)品，隨機配件特別是控制機的繼電器到1997年已用完。當(dāng)時國內(nèi)尚無理想的替代產(chǎn)品，為此研制出了KJ2002型帶式輸送機微機控制裝置。投入運行幾年來，除個別傳感器損壞外，主機基本處于免維護(hù)狀態(tài)。

微機控制裝置的硬件主要由主板、開關(guān)量輸入輸出板、頻率量輸入輸出板、繼電器板、顯示板、譯碼驅(qū)動板組成。專用控制軟件包括1個主程序和停車狀態(tài)、預(yù)告狀態(tài)、起動狀態(tài)、運行狀態(tài)、停車（急停）狀態(tài)服務(wù)、根據(jù)膠帶狀態(tài)進(jìn)入相應(yīng)的服務(wù)程序、調(diào)跑偏開關(guān)檢測處理、調(diào)閉鎖開關(guān)檢測處理、調(diào)故障檢測處理、調(diào)顯示處理、調(diào)鍵盤檢測處理、調(diào)液壓站檢測處理12個子程序。

該裝置的工作方式分為自動、手動、檢修、聯(lián)機（與后部帶式輸送機連鎖控制）4種。在自動方式下控制機參與檢測和控制，實現(xiàn)完善的控制和保護(hù)功能。傳感器檢測出的各種信息輸入到控制機，由控制機判斷并且根據(jù)司機在鍵盤上輸入的指令控制各種設(shè)備運行。對信號的檢測分開關(guān)量和頻率量兩種：開關(guān)量信號有跑偏、閉鎖、堵煤、煙霧、超溫灑水、縱向撕裂、漲緊液壓站低壓、漲緊液壓站高壓、制動閘開啟行程開關(guān)、一組電機、二組電機、液壓站輔助接點；頻率量信號有膠帶速度、電動機電流、跑偏位置及閉鎖位置。控制機對磁力起動器、制動閘電動機、液壓站電動機等外部設(shè)備的控制是通過接點的通斷，即開關(guān)量控制來實現(xiàn)的。當(dāng)控制機處于手動方式時，帶式輸送機的控制主要是通過操作臺的轉(zhuǎn)換開關(guān)來完成的，此時控制機起檢測作用，當(dāng)出現(xiàn)故障時只報警不停車、故障指示燈亮。

12 主煤流膠帶運輸?shù)孛婕锌刂葡到y(tǒng)

中國礦業(yè)大學(xué)和礦業(yè)（集團(tuán)）公司興隆莊煤礦研制的“煤礦井下主煤流膠帶運輸?shù)孛婕锌刂葡到y(tǒng)”，集控制、檢測和監(jiān)測為一體，在我國首家實現(xiàn)了地面對井下主煤流膠帶運輸?shù)拈L距離（10km以內(nèi)）、多點位（2000點以上）信息傳輸和無崗點操作管理人員的遠(yuǎn)程集中監(jiān)測監(jiān)控，開創(chuàng)了我國地面遠(yuǎn)程集中控制煤礦井下機電設(shè)備的先例，系統(tǒng)自動化程度達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

煤礦井下主煤流膠帶運輸?shù)孛婕锌刂葡到y(tǒng)以分布式計算機控制系統(tǒng)（DCS）為主，包括了地面控制中心、井下控制中心和11個監(jiān)控分站，具有在線監(jiān)測、分析以及完善的保護(hù)與報警功能，完全符合煤礦井下帶式輸送機輸煤系統(tǒng)安全生產(chǎn)的要求。

經(jīng)過煤礦井下的現(xiàn)場技術(shù)檢測和工業(yè)性運行表明，該系統(tǒng)的技術(shù)性能達(dá)到了設(shè)計的要求，開機率由原來的60%提高到95%以上，系統(tǒng)輸煤能力也從1000t／h提高到1200t／h，同時還極大地減輕了操作人員的勞動強度。

此項成果運用自動化、計算機、傳感器、工業(yè)電視、光纖通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用觸摸屏或鼠標(biāo)控制方式進(jìn)行數(shù)據(jù)和圖像信息傳輸，可以實現(xiàn)各個煤流方向膠帶的順序開停和無擾切換，具有打滑、跑偏、自動滅火斷電、語音報警等各種保護(hù)功能，免除了人為因素的干擾，避免了整個膠帶運輸系統(tǒng)帶載停車與堆煤事故的發(fā)生；它首次將先進(jìn)的冗余技術(shù)應(yīng)用于煤礦帶式輸送機的集中控制，實現(xiàn)了地面和井下控制中心的3臺計算機互為熱備，提高了整個系統(tǒng)的可靠性；所開發(fā)的防爆兼本安型帶式輸送輸送機自動控制裝置具有完善的數(shù)據(jù)采集和控制功能，亦可以作為單臺帶式輸送輸送機的自動控制裝置。

13 結(jié)論

礦區(qū)的礦、廠與科研單位和院校共同合作攻關(guān)，開展了帶式輸送機集控系統(tǒng)保護(hù)特性與安裝要求的研究和多點驅(qū)動帶式輸送機聯(lián)動控制的研究，研制出了主煤流膠帶運輸?shù)孛婕锌刂葡到y(tǒng)、KJ2002型帶式輸送機微機控制裝置、大傾角下運帶式輸送機電控系統(tǒng)和下運帶式輸送機計算機控制系統(tǒng)，進(jìn)行了BXWⅡ-120／115礦用隔爆兼本安型微機控制箱為核心的電控系統(tǒng)在帶式輸送機上的應(yīng)用以及基于ControlNet現(xiàn)場總線技術(shù)在煤礦井下帶式輸送機監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，選用四象限變頻調(diào)速裝置改造了下運帶式輸送機，并選用S7-200CPU226可編程控制器對原有帶式輸送機控制系統(tǒng)進(jìn)行改造和對采區(qū)下運式帶式輸送機電控系統(tǒng)進(jìn)行PLC程序設(shè)計改造。實際運行情況表明，礦區(qū)應(yīng)用的各種帶式輸送機控制新技術(shù)不僅在內(nèi)容上有所創(chuàng)新，而且具有很強的實用性，對于我國的帶式輸送機控制技術(shù)研究起到了很好的參考作用。

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