基于煤礦膠帶輸送機PLC控制系統探討

潘成帝　劉潺潺　秦宇

摘 要：長期以來我國的煤礦企業進行運輸的設備采用的都是繼電器-接觸器控制系統，其在運輸的效率及安全性上較差，而利用PLC作為煤礦傳輸機輸送系統的控制中心，不僅可以滿足不同的需求，而且有效的提高了系統的可靠性和工作效率，并為生產和調度管理提供了非常大的便利性，對于礦井生產現場的需求能夠進行有效的滿足。

關鍵詞：煤礦；PLC系統；膠帶式輸送機；集中控制系統

1 系統需求

目前在煤礦企業生產當中，其運輸設備都常都是由帶式輸送機、刮板輸送機和轉載輸送機組成，這些設備運行的高效性和安全性，直接關系到礦井能否正常生產，對礦井的產量具有較大的影響。長期以來在我國礦井的傳輸帶傳送方式中，其控制都是由繼電控制系統來完成的，這種系統需要每條輸送帶獨立進行開停控制，控制靈活度較低，而且系統較為分散。由于在實際生產中，每條輸送帶的配置都有所不同，控制系統又是由人工來進行操作的，不僅操作人員具有較大的勞動強度，而且在操作過程中也極易導致誤操作的發生，從而導致設備損壞，甚至發生人員傷亡的事件，使煤礦受到嚴重的經濟損失。而帶式輸送機利用集中控制有效的規避了傳統運輸設備所存在的弊端。其不僅運行上更高效和安全，其不僅有獨立的控制分系統，而且還具有主控機，可以充分的實現控制和指揮協調作用，其控制模式不僅包括地面控制，而且還有井下監控，所以其更具安全性。

2 PLC系統的主要功能

2.1 信息實現有效的傳遞

利用PLC系統，可能使巡檢人員在工作中及時與沿線人員進行通話聯系，使信息及時進行傳遞，給檢修工作帶來較大的便利性。系統帶有速度、過流的模擬量檢測。

2.2 能夠實時了解到輸送機的具體工況

PLC系統利用電腦屏幕可以將每臺設備的運行的情況準確的反映出來，同時還可以對膠帶輸送機的故障類型、故障發生時間及故障位置等進行體現，同時系統還具有較強的存儲功能，可能對運行過程中的數據保留一年，這樣工作人員可以很方便的查找到所需要的記錄和相關歷史數據。

2.3 及時對故障進行報警

當PLC系統運行時發生故障時，系統會對故障進行屏蔽，從而使設備的參數能夠及時進行調整，確保設備能夠在最短時間內恢復正常運行狀態。而當系統的掃描儀及適配器發生故障時，由于網絡的通訊情況會受到影響，系統以此會較快的判斷出故障的情況，發出報警。而當I/O模塊有故障發生時，則CPU則會能冠軍該模塊的狀態位來對故障進行及時偵測，從而發出報警。而在傳感器和信號線斷線時，則PLC會通過測量值來對故障進行判斷，從而發生報警。

2.4 實現對輸送機的保護

PLC系統在輸送機上的應用，有效的保護了輸送機運行中的安全性，其通過在給煤點設置堆煤保護和縱向撕裂保護來避免膠帶機發生嚴重的事故。同時為了避免輸送過程中發生跑偏的情況，而在膠帶機每隔一百米的地方則進行一對跑偏開關的設置，一級用于故障報警，二級則用于故障停車時使用。而為了能夠在發生緊急情況下進行及時停車，則每隔一百米即設置了拉線開關，不僅可以有效的保證設備，同時也確保了人身的安全。同時為了防止堆煤事故的發生，則在機頭部位設置了堆煤傳感器。而為了避免巷道發生火災，則安裝了煙霧傳感器。膠帶機的主滾筒，由于在不停的運轉過程中溫度極易升高，所以通過溫度傳感器的設備，有效的實現了對滾筒溫度的檢測，一旦出現超溫情況發生時，則利用自動撒水裝置來進行灑水降溫，從而保證主滾筒運行的安全性。

3 PLC集中控制系統的工作原理及控制方式

3.1 系統的工作原理

采用PLC作為控制中心，采用串行通信方式實時監測拉繩、跑偏、溫度、煙霧、開停、速度、堆煤、灑水、電流、電壓、物料等傳感器的檢測的信號及執行設備的狀態信號。操作人員在地面監控室通過計算機控制井下各膠帶輸送機及給煤機的順序啟、停控制，實現集中自動控制。

3.2 控制方式介紹

（1）地面集控。地面集控分為地面遠控集中控制和地面自動集中控制，在每部膠帶輸送機機頭安設了膠帶輸送機集控操作臺，當該操作臺的遠程/就地顯示遠程時表明此時操作人員在操作室可直接通過鍵盤或鼠標點擊就可以完成對該膠帶輸送機的地面遠程啟動操作，當地面集控人員點擊該膠帶輸送機啟動字樣時該膠帶輸送機就會啟動。如此可以同樣的操作完成對任何一部膠帶輸送機的遠程啟動。

（2）人工就地控制。井下操作司機、檢修人員可分別在各條膠帶輸送機機頭及其它設備機頭控制該設備的啟停。當該膠帶輸送機集控分站的遠程/就地按鈕顯示就地時，此時地面集控室操作人員不能完成對該膠帶輸送機的遠程操作；若要對其操作只能由司機親自去膠帶輸送機現場去按啟動按鈕方可啟動該膠帶輸送機。該按鈕在點動膠帶輸送機或檢修膠帶輸送機時適用。

3.3 PLC集中控制系統工作流程

系統開機以后，首先檢測工作狀態選擇按鈕，若處于工作方式，則進行正常的運行；若處于檢修或事故狀態，其一，首先轉入相應檢查方式控制功能塊，再轉入故障診斷；其二，轉入就地方式，再轉入就地方式控制塊/集中控制方式控制塊，同樣轉入故障診斷。任何情況，急停按鈕均可停止全部設備，以備突發事故時使用，以保證PLC集中控制的膠帶運輸機的安全運行。

4 膠帶輸送機集中控制系統的干擾源及其解決措施

4.1 主要干擾源

（1）電源線引入干擾。PLC系統的正常供電電源均由電網供電。當電網上的大型電力設備啟停時會引起電網電壓的波動，從而產生諧波，造成PLC控制系統出現故障。

（2）信號線引入干擾。信號線干擾信號主要通過兩種途徑傳輸到PLC控制系統，一是通過變壓器供電電源或公用信號儀表的供電電源串入的電網干擾，這往往被忽視；二是信號線受空間電磁輻射感應的干擾，引起共地系統總線回流，造成邏輯數據變化、誤動和死機。

（3）接地干擾。PLC應用系統的地線包括系統地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統混亂會引起各個接地點電位分布不均，引起地環路電流，影響系統正常工作。

4.2 抗干擾措施

（1）抗供電電源干擾。一是采用專用電源，與大的用電設備分開，避免大用電設備啟、停時對電源供電電壓的影響。二是控制的交流電源與PLC機之間采用雙屏蔽的隔離變壓器。三是在隔離變壓器和PLC之間加裝交流穩壓器或交流低通濾波器，以濾除高頻脈沖，提高電源穩定性，從而降低電網電壓波動對眥電源電壓的影響。

（2）抗輸入、輸出端的干擾。一是輸入端有感性負載時，為了防止反電動勢損壞模塊，可在交流信號輸入端并聯RC浪涌吸收器或壓敏電阻RV，在直流信號端并聯續流二極管VD或壓敏電阻RV或穩壓二極管VS或RC浪涌吸收器等。二是PLC的輸出負載可能產生干擾，要采取相應措施加以控制，控制器觸點開關量輸出的場合，應采用輸出端抗干擾電路以減輕和消除干擾。

（3）接地系統抗干擾。PLC控制系統可以采用直接接地方式，而在接地時應采用一點接地，要用較粗的接地線，這樣可以使各電路部件之間的電位差減少，降低地環流所帶來的干擾。

5 結束語

利用PLC集中控制系統來對井下的輸送機、給煤機和漏斗等設備來進行實時監測，可能充分的確保膠帶運輸機運行的安全性和高效性，使自動化設備充分的發揮其高效的作用，有效的保證了煤礦企業的安全生產，對提高煤礦企業的經濟效益具有極其重要的作用。

參考文獻

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