探究皮帶機運輸系統全方位無線控制自動化技術

呂子明

【摘 要】隨著科學技術的快速發展，煤礦井下帶式輸送機也向著大功率、長距離、高速率的方向發展，自動化集中控制技術逐步運用到皮帶運輸中，減少現場操作人員工作壓力，并通過系統網絡實時監測子系統的運行狀況直接進行操作控制，還可提供實時數據和統計分析報表，為管理者決策提供依據，極大的提高了礦井生產效率。

【關鍵詞】皮帶機；運輸系統；無線控制；自動化技術

煤礦井下煤炭的運輸，在煤礦井下生產中占據主要地位，帶式輸送機是煤礦生產中非常重要的運輸設備，它能否安全高效運行，直接決定礦井的經濟效益。老式帶式輸送機控制系統采取單臺皮帶輸送機獨立控制開停，操作人員多，勞動強度大，運行效率低。自動化集中控制技術的應用，操作人員數量減少，勞動強度得到有效減輕，提高了工作效率，在煤礦皮帶運輸系統中得到廣泛應用。

1.自動化集中控制系統概述

可編程邏輯控制器簡稱PLC，它利用數字運算的原理實現對操作的控制。該系統由地面的控制中心和井下的皮帶運輸兩部分組成。操控整個控制系統的是地面控制中心的綜合操作臺，主要以自動和手動兩種控制方式工作。自動控制是通過控制中心的操作臺發出控制信號，控制器在接收信號后根據得到的指令完成皮帶運輸機開機、運行和關機工作[1]。自動控制還可以對井下設備進行實時監控，其中包括對電機功率、電機三相電流和電機運行狀態監控，并將監控情況及時向控制中心反饋。這樣，控制中心就能夠及時發現設備在運行過程中的故障，并對故障進行處理，確保生產過程的安全進行。而手動控制則是對自動控制進行補充，在自動控制系統出現故障時，對設備實施手動操控，以便及時應對突發狀況。井下的皮帶運輸控制分站則是執行控制中心指令的終端控制器。井下皮帶運輸控制分站在接收到控制中心指令之后，根據相應的指令，對皮帶運輸機進行相應操控。井下皮帶輸送機數量較多，這些皮帶運輸機通過PLC控制系統的通信接口進入礦井的控制網。控制網把每一個皮帶運輸機的運行情況反饋給控制中心，控制中心把這些數據進行收集處理，進而對整個礦井的皮帶運輸實現自動化控制[2]。

另外，皮帶運輸的監控系統主要控制的是主煤流皮帶運輸機，配備有相應的打滑、防跑偏、撕裂等相應的皮帶保護措施，實時監測皮帶的運行狀況。通過對皮帶的搭接、運行、煤倉和煤位的信息進行分析，實現皮帶運輸機的自動化控制，降低輸送帶空帶運行的時間，提高整個系統的運行效率和運行可靠性。

2.PTMS-01系列無線溫度在線監測預警系統

PTMS-01系列無線溫度在線監測預警系統（以下簡稱PTMS-01系統），有效的解決電機內敏感點無法實時監測的難題。

PTMS-01系統工作原理：PTMS-01系統主要由無線溫度傳感器、無線測溫通信終端、測溫數據管理中心和管理工作站四部分組成。其基本原理是：利用高精度接觸式無線溫度傳感器“零距離”采集敏感點處的溫度值，將溫度值轉換為無線信號發送至測溫通信終端，再通過數據轉換電路把無線信號再還原為數字溫度信號，通過485輸出端口把數據發送至數據管理中心。數據管理中心一般是有一臺專用的服務器，通過專業的數據庫形式，把各電機的溫度信號集中采集和存儲。

PTMS-01系統技術特點：（1）實時性：溫度采集時間間隔可以按秒級設定，保證數據的記錄、分析及時準確，為設備檢修、生產調度等提供可靠依據。（2）低功耗：采用高效鋰電池供電，保證可靠運行5年以上。（3）準確性：測量精度可達±1℃，測溫范圍：-40 ℃～+125 ℃。（4）系統性：可與電力系統綜合自動化系統融為一體，擴充現有系統功能，實現數據共享，便捷管理。（5）安全性：采用耐高溫、阻燃防氧化、抗摔、絕緣等材質制作，等電位、單點、絕緣安裝，與動靜觸頭結合點的距離小于10cm沒有任何連接導線，方便安裝維護，且系統具有極高的安全可靠性。系統操作采用圖形化界面，可以直觀顯示各個電機的線路分布圖和設備接線圖，以及各測溫點的溫度曲線等。

3.無線通訊控制與PLC集中控制應用結合

PLC 集中控制方式是通過傳感器、信號器等來實現有線傳輸控制，其優點是抗干擾能力強、可靠性高、適用面廣，該控制方式在現代煤礦企業中應用廣泛，目前很難有其它控制方式可以替代。PLC 集中控制使用在皮帶機運輸系統中時，會安裝不同間隔距離的傳感器、信號器，檢修工在它們之間進行巡檢時，就處于操作盲區，存在安全死角。如何克服PLC自動化控制系統的這種缺陷呢？嘗試采用無線通訊控制與之相結合的方法來實現全方位無死角控制。無線通訊控制在井下這個特殊的工作環境中應用大多只停留在無線通話上，但和PLC控制系統結合運用，效果卻非同一般。

以山東世紀機電有限公司生產的ZBJW-Z主機來說明無線通訊控制系統的應用原理。ZBJW-Z 主機屬于本安型電氣設備范疇，非常適合煤礦井下特有的生產經營環境，它發射功率小、抗干擾能力強，且具有較大的信道容量，可以通過礦井檢修、巡檢人員隨身攜帶的控制終端———手持機電臺，加上另外在運輸系統空間敷設的泄漏電纜，接收手持機通訊、操作信號，實現通話、操作的基本功能。在安裝調試初期，將ZBJW-Z主機通過PLC控制系統主機的接線腔，接入127V交流電源，ZBJW-Z主機內的J1、J2任意選擇一個端子采用與門方式接入電動機控制開關的主控節點，J3、J4等其他節點接入各保護（可以和原 PLC 系統接入保護或門接入）。泄漏通訊主機通過PLC主機引入12V直流電源，通過同軸泄漏通訊電纜接于皮帶機運輸系統的預敷設泄漏通訊電纜，接好后，測得芯線與屏蔽層之間有12V電壓即可。敷設的泄漏通訊電纜在800～1200m 后，接入第一個中間放大器，以后每隔 400m 接入第二個放大器，安裝時注意銘牌右側“A”朝向機頭即可[3]。這樣匹配安裝完成后，最大特點是可以通過控制按鍵，實現開、停皮帶機，并對皮帶機進行急停閉鎖，只有發送信號的本機解鎖后皮帶機才能重新啟動開車。

另外在中控臺設置的基站操作臺將按鈕打到“對講”狀態，按下主機送話器的開關，可以實現所有手持機電臺同時響應，并可以發話給某手持電臺回話，其余手持電臺不插話；而將按鈕打到“監聽”狀態時，手持電臺之間可以進行通話交流，主機只能監聽；待手持電臺間通話完畢，在監控畫面下，按“確定”鍵，將漏泄通訊狀態切換回“對講”狀態。手持機電臺的具體控制方法：將手持電臺背面的開關打倒“打點”位置，按“打點/通話”即可打點。

4.兩種控制系統結合應用的效益分析

4.1經濟效益

以井下采區為例，需安裝皮帶機10部，兩種控制方式結合應用后，每班可減少皮帶機司機 10 人，按照每人月工資 5000 元計算，一個采區年節約180萬元，全礦4個采區年節約 720 萬元。

4.2安全及其他效益

取消了皮帶機司機的崗位，實現了“無人則安”；簡化了巡檢人員工作程序，減少了事故隱患環節，降低了皮帶機事故發生率；PLC 集中控制系統和無線控制系統設備可靠性高，維護方便，工作量較少；杜絕了因為誤操作皮帶機造成的人身或機械事故。

結束語

實踐證明，皮帶機 PLC 集中控制系統與現場無線控制系統相結合的方法在煤礦井下采掘工作面中應用后優勢明顯，該系統操作方便、可靠性高、適應性強，提高了工作效率，減少了人員投入，降低了工人勞動強度，是目前國內一種較為經濟、適用、安全、高效的先進皮帶機運輸控制系統，值得在煤礦井下大力推廣應用。

參考文獻：

[1]郭勇.皮帶機運輸系統全方位無線控制自動化技術[J].安徽科技，2017（9）：52-53.

[2]張軍.礦山自動化控制系統在皮帶運輸中的應用研究[J].世界有色金屬，2017（17）：40+42.

[3]許成敬.煤礦自動化控制技術在皮帶運輸中的應用[J].低碳世界，2018.

（作者單位：兗州煤業股份有限公司濟寧二號煤礦）