基于PLC的運輸破碎運行方式改造

鄭惠龍

（霍州煤電集團汾河焦煤股份有限公司億隆煤業 ，山西 洪洞 031600）

1 工作面概況

億隆煤礦工作面有一部重型皮帶輸送機和配套破碎機，輸送機和破碎機屬于獨立的啟停關系，在正常生產時配套良好，但由于沒有相關的閉鎖設計，若破碎機突發故障停機而皮帶司機不知情的情況下，皮帶機依然正常運行，此時就會出現堆煤，煤流外溢和拉回煤的現象，最終造成了溜煤嘴的堵塞，該故障清理難度高，工作量大，導致皮帶和破碎機長時間無法啟動，在增加職工勞動強度的同時，直接影響了礦井的原煤生產，因此，需要對皮帶機和破碎機進行連鎖運行，杜絕單一設備停機造成的嚴重后果[1]。

2 皮帶與破碎機監測保護方案設計

2.1 連接結構

工作面上，采到的大塊原煤經過運輸機運輸到破碎機，由破碎機進行破碎以后輸送出工作面，如圖1所示，由于運輸機和破碎機分別由兩個不同的電動機提供動力，因此，若不進行連鎖運行的設計，則就會出現單一設備停機后出現的嚴重后果。

圖1 皮帶運輸機與破碎機工作方式

2.2 運行時的故障分析

帶式輸送機運行過程中會發生的故障主要有以下幾種[2]：①皮帶斷帶；②驅動電機故障；③皮帶打滑；④縱向撕裂，等等。輸送機的故障信息以及安全隱患進行了分析之后發現，當工作過程中發生了不正常現象，如果任由這種不正常現象持續可能會造成機器故障的產生。

破碎機在運行中可能會因為驅動電機的故障等發生停機，破碎機的停機和輸送機的停機造成的后果是完全不一樣的，由于沒有連鎖設置，破碎機停止運行，皮帶司機如果沒有及時發現后關閉皮帶，那么皮帶就會源源不斷的將原煤塊運輸到破碎機處，此時破碎機處就會發生堆煤、煤流外溢等，而且這種故障的清理難度大，時間長，在沒有清理結束的時候，采煤是不能進行的，這會極大地降低原煤的開采效率。

2.3 改造方法

為了能及時的檢測到皮帶機和破碎機的運行情況，采用一些特定的傳感器，它們能夠監測電動機的溫度、皮帶的運行速度、破碎機的運行狀態等，當一臺設備發生故障的時候，及時停機，保護另外的一些配套設備，防止故障的擴大化，對PLC的程序進行改造，使輸送機和破碎機能夠連鎖運行，通過特定的程序進行啟動和停止，確保發生故障時能把影響減到最小。

3 監測控制微系統搭建

3.1 PLC的選型

本系統中是以PLC為控制中樞，通過傳感器進行數據的采集，并利用一定的通訊協議進行數據的傳輸[3]。通過PLC對所采集回來的數據進行分析判斷并作出下一步指令，指令到達執行機構進行工作。整個工作過程可以通過服務器端進行查看和監測。核心控制器PLC根據具體情況選擇AB公司的Micro850系列的型號為2080-LC50-48QWB，其支持24v直流電供電，并且有28路24v直流電壓輸入以及20路繼電器輸出。本身還包含五個拓展口，這些接口可以外接I/O模塊或者通訊模塊等等，完全可以保證整個系統的信息處理。

3.2 傳感器的選型

根據輸送機的工作環境進行相應的傳感器進行選型。①溫度傳感器選擇型號為GWD100這個可以滿足井下特殊的工作環境；②堆煤傳感器選擇型號為GUJ30,安裝在特定位置可以檢測堆煤事件的發生；③煙霧傳感器選擇型號為KGQ-1，可以檢測工作環境的煙霧濃度；④速度傳感器選擇型號為KG5007A，可以作為皮帶的打滑以及超速的監測裝置；跑偏傳感器選擇型號為GEJ30，可以檢測皮帶工作過程中的運行情況；⑤撕裂傳感器選擇型號為GVD1200，為本質防爆安全型，可以滿足煤礦對設備的安全要求；⑥瓦斯傳感器選擇型號為GJC4/100，精確地濃度測試完全滿足當前的需要；⑦關于電流電壓的數據監測，采用模擬量就可以進行數據的采集監測[4]。

4 軟件設計

將變頻器運行返回點與破碎機開關的運行返回點連接，通過程序控制皮帶操作臺里的延時繼電器，使破碎機、變頻器、風機實現一鍵啟動，破碎機先運行3s后，風機啟動，風機全部啟動后變頻器啟動，停機時，正好相反，皮帶停止后破碎機3秒后才會停轉，如果中間破碎機突然停止運行，皮帶也第一時間停止，從技術上杜絕了煤流外溢現象的發生，既方便了職工操作，同時創造了設備安全運行的環境，編程軟件使用與Micro850系列PLC配套的Connected Components Workbench，這個軟件內置了PLC的編程環境以及在線調試的功能，配置了多種通訊方式和PLC進行連接[5]。Connected Components Workbench在與PLC通訊時需要配合RsLINX進行數據連接。程序流程圖如圖2所示。

圖2 主程序和保護子程序流程圖

5 結 語

本次改造中，通過傳感器對皮帶和破碎機進行監測，得到其運行狀態的實時數據，通過處理器PLC的處理，當單一設備出現故障時，及時切斷，減小了故障引起的后果，有效解決了配套設備連鎖統一運行的問題，減少了事故的發生，增加了工作面的原煤開采量，并且方便了人員操作。