五畝沖礦皮帶運輸系統控制改造

董秀峰

（陽煤集團基本建設工程管理部， 山西 陽泉 045000）

1 五畝沖煤礦皮帶機缺點及改造意義

五畝沖煤礦皮帶機以往采用調壓器調節運行速度，且采用了繼電器控制系統，此系統需要較大的耗電量，且會頻繁發生事故問題，增大了系統維護難度，具體輸送情況如圖1所示。同時，系統設備新舊不一，部分設備甚至無法滿足現代化的生產需求。

圖1 皮帶輸送機輸送示意圖

由此，企業對此系統進行維護改造，在煤礦運輸系統中，PLC網絡由兩個獨立的PLC子系統組成，之間利用二芯電纜連接，形成了MPI網聊，可以實時監測煤礦的實際運輸情況，如圖2所示。

圖2 PLC系統組成示意圖

在實際控制過程中，PLC系統具備以下幾種功能：一是可以安全保護膠帶運輸機，在發生急停、撕裂、煙霧、跑偏以及斷帶等問題時可以及時停止運輸，有效保護運輸設備。二是在采用PLC控制技術后，皮帶運輸系統具備輔助設備的開停功能。三是皮帶運輸機可以拓展監控，可以利用曲線、數值以及圖表等形式反映設備的實際運行情況。四是可以自動檢測設備故障問題，且可以進行沿線打點與語音報警。五是可以自由切換[1]。

2 應用PLC技術對煤礦皮帶運輸系統的控制改造

2.1 實現智能化控制改造

2.1.1 輸入采樣階段

在皮帶運輸機運行過程中，為了滿足輸出與輸入點要求，應采用ST2000型與PLC技術，ST2000型具備24個輸入點與16個輸出點。為了滿足設計需求，還應增加數字量與模擬量輸入拓展模塊。礦井下的工作環境較為特殊，需要做好電器線路的保護工作，改變以往的無電位接點24路本安開關量信號，將其轉變為非安無電位接點輸出信號，且將無電位接點6路非安開關量信號轉變為本安無電位接點輸出。同時，還應為PLC輸入與輸出系統增加隔離設施，保持12路的隔離數。為了有效延長PLC控制距離，擴大PLC的輸出容量，應使用隔離板與轉換板隔離、轉換以及放大信號，提高控制距離。在皮帶運輸系統中采用PLC技術可以直接帶動隔離電路，減少了中間運行環節，即使外圍設備出現短路、竄入高壓等問題也不會直接損壞PLC系統[2-3]。

2.1.2 用戶程序執行階段

具體運行期間，整個皮帶運輸系統均采用PLC設定好的運行程序，四臺啟動柜將合閘命令發送給PLC控制柜的四個合閘中間繼電器，并在合閘回路串聯常開回路。合閘后，斷路器輔助觸點會發送給PLC運行返回的信號，在預定時間內，PLC接收不到返回信號便會認為啟動故障。

2.1.3 輸出階段

改造期間采用PLC技術可以智能控制系統參數，并記憶皮帶運輸期間出現的跑偏、打滑等問題，發出語言故障的報警信號。在主運輸皮帶智能控制過程中，PLC控制器采集所有的輸入信號，包括自動反饋信號與起停信號，并控制所有的動作器。在操作臺主屏顯示主電機的返回故障，利用電纜連接PLC柜、組合開關以及拉緊裝置，控制剩余的輔助電機，在PLC柜接收到返回信號后，各臺配備各自分站，采集三相繞組溫度、主電機三相電流、前后軸溫度以及溫度返回等信號。起車前先預警，以檢測沿線皮帶保護系統。若保護正常則主電機會給皮帶返回信號，允許起車，否則不能起車。通過PLC技術可以實現自動保護，確保煤礦皮帶運輸系統改造工作的便捷性與高效性。

2.2 實現網絡化控制改造

煤礦皮帶運輸系統線路較長且具備較多設備，系統改造期間有必要實現覆蓋全線的自動化網絡，以便集中控制，并通過現場網絡將生產情況傳輸至各個中心站。實際改造過程中應構建監控網絡精簡系統結構并節約布線工作量，實現集中控制。皮帶系統主要利用計算機與自動控制技術構建局部網絡、現場總線以及以太網的監控網絡，實現少量設備的近距離通信。煤礦開采期間，企業應結合井下的實際運輸情況選擇上述三種網絡結構的合理組網形式。為了滿足現場的兼容性，方便與上層管理網進行無縫連接，改造時應采用現場總網與以太網融合組網形式，利用網絡直接將以太網通信服務器集成至皮帶運輸系統控制裝置中，并與上層管理網協議兼容，進一步優化網絡結構，降低系統控制成本，實現真正的“一網到底”。同時，現場應采用CAN總線，連接多臺監控主機，并配置聯網服務器，確保監控數據進入以太網并由光纖傳輸至遠端，且配套使用可視化監控軟件，將數據傳輸、語音通話以及視頻監控等功能融為一體。其中監控主機采用高性能的微處理器，并外圍拓展多路模擬量、數字量通道，以完成皮帶的多重保護功能。期間，設計專門的通信接口電路、語音電路以及顯示電路，以使主機具備報警、通話以及聯網等功能[4]。除此之外，還應選擇知名品牌的PLC模塊，根據生產現場情況靈活搭建監控網絡，合理選擇CPU模塊、聯網模塊以及接口模塊，根據運輸巷分布特點設計為一主站多分站的結構。這樣便可以提升整個皮帶運輸系統的靈活性，可以通過語音通話以及視頻監控功能，結合皮帶運輸巷設備實際運行情況，自由確定安裝位置、修改監控程序，在降低煤礦采掘事故發生幾率的基礎上滿足采掘工作機的動性需求。

3 皮帶運輸系統PLC的改造要求及實施效果

目前，在煤礦生產系統中應采用性能較高的遠程監控系統，因此在設計過程中應增加上位機的監控功能，PLC技術可以將常用的數據傳輸協議與接口標準進行集成連接，有效搭配了組態軟件與通訊系統。同時，PLC系統的穩定性較強，可以自由操作連接，為了增強其運作靈活性，還應有效修改監控系統，使其更易與工業領域中的新技術進行融合。

引入PLC技術的皮帶運輸系統維護更為便捷，系統可以連續檢測溫度、速度以及煤倉煤位，實現了打滑、過速以及斷帶保護，且每個故障環節會在計算機上顯示報警，指出具體的故障位置。

4 結語

在皮帶運輸系統中，設備種類較多，且運輸距離較遠，分布分散，對此，應有針對性地進行運輸系統的改造。為了實現自動控制，應在煤礦運輸系統中引入PLC技術，從根本上提升運輸系統的安全性與穩定性。

[1]張偉.西門子PLC技術在煤礦皮帶運輸系統中的應用[J].中國高新技術企業，2015（6）：45-46.

[2]王猛，楊朋飛.基于PLC的自動控制于皮帶運輸系統的應用[J].科技經濟導刊，2017（10）：78-79.

[3]王九洲.PLC自動控制系統及其在礦井皮帶運輸中的應用研究[J].科技視界，2015（6）：101-102.

[4]常春，劉鵬飛，幸奠軍.負載智能跟蹤監控技術在皮帶運輸系統中的設計與應用[J].煤礦現代化，2013（6）：63-64.