一種基于礦井皮帶運輸狀態監測系統實現研究

摘 要：針對井下皮帶運輸的重要性，一旦出現問題將給煤礦企業帶來巨大的經濟損失，對此提出一種皮帶運輸機狀態監測系統。通過利用PLC、觸摸屏、S7-200PLC等對系統進行硬件和軟件方面的開發，從而實現了狀態分析、故障預警與診斷、實時監測等功能，從而通過網絡即可實現對皮帶運輸機的監測，提高了煤礦工作效率，減少了生產成本，為煤礦自動化奠定了基礎。

關鍵詞：礦井；皮帶運輸機；PLC；實時監測；自動化

在煤礦生產中，皮帶運輸作為煤礦生產的重要設備，對煤炭運輸和安全起著非常重要的作用。在煤礦皮帶運輸機運行中會經常出現跑偏、煙霧、打滑等問題，甚至在運行的過程中出現機械故障。如果在運輸的過程中出現故障，會派大量的人員對皮帶運輸通道進行檢查，給煤礦企業造成巨大的經濟損失，甚至出現安全事故。而隨著網絡技術、傳感器技術、芯片技術的發展，人們開始逐步將其應用到工業生產中。對此，根據礦井工藝要求，提出一種基于芯片技術、傳感器技術的狀態檢測系統，并對系統實現進行了研究。

一、系統工作原理及硬件設計

對皮帶運輸機來講，在皮帶運輸的過程中任何的斷帶、打滑、劃傷等異常狀態都會給煤礦的生產帶來嚴重的損失，因此為避免類似問題的產生，必須對皮帶速度、電機轉速作為主要的監測量。另外皮帶運輸還包括煙霧、跑偏、溫度等進行監測，并將運行狀態轉換為電信號，最后將信號傳遞給后臺，等待后臺的命令。而本文則以煤礦的三個皮帶運輸為例，將其整體架構設計為如圖1所示。

通過圖1看出，架構可以分為三層：物理層、傳輸層和處理層。其中物理層主要包括溫度傳感器、速度傳感器、煙霧傳感器等眾多組成，主要負責對皮帶運輸機的各種基礎數據進行采集。其中振動傳感器則直接輸出4～20毫安的電流信號，并通過放大器將電流轉換為0-5伏的電壓信號，再將其直接送入到8路EM231的擴展模塊當中；其中的溫度傳感器則直接將4到20毫安的電流信號直接送入到 4 路 EM231 的模塊中，而其他的傳感器則輸出數字量，直接將其接入 PLC 的數字量輸入或其數字量擴展模塊 EM221。

而在數據采集和傳輸層之間，包含著三個相同的PLC分站，這些分站主要是由PLC和觸摸屏自稱，用于對現場采集數據的監測和數據處理，并將其采集到的畫面進行顯示，并最終實現與上機位的通信。

處理層主要負責對搜集到的數據進行顯示和處理，并記錄查詢相關的歷史數據、報警記錄等。

二、系統軟件部分設計

對本系統的設計中，采用 MCGS 組態軟件和西門子

S7-200 的編程軟件對系統進行開發，其中MCGS軟件主要對皮帶運輸機整體的運行狀態進行監測，而組態軟件的功能是實現人機交互的界面，從而實現系統的可視化。通過上述的設計與開發，可以得到如圖2所示的報警記錄。

對該窗口的實現，是將報警窗口與報警組兩組對象相互連接，從而使得工作人員可直接通過圖1的界面看到皮帶運輸中存在的設備異常問題，并盡快的對這些故障進行診斷，從而確定傳輸中的故障類型，以此縮短對運輸通道的維修時間。

三、結語

通過從硬件和軟件的角度對皮帶運輸監測系統的設計，并結合傳感器技術、數據傳輸技術等實現了對皮帶運輸的監控，大大提高了煤礦企業的運輸效率。

參考文獻：

[1] 彭杰剛，寧靜等.傳感器原理及應用[M].電子工業出版社，2012

[2] 龐科旺，劉維亭.PLC變頻器與電氣控制[M].中國電力出版社，2012