帶式輸送機起動制動一體化自動控制系統的研究

馬一銘 程亮

【摘要】現階段的散裝物料輸送中，帶式輸送機成為具有高效和連續性的運輸設備，廣泛進行應用。和其他的運輸設備相比較，帶式輸送機可進行長距離和大運量的特點，其具有使用和經濟性，同時具有簡便和連續輸送等一系列優勢，而且其操作比較具有安全可靠性，極易使得帶式輸送機的控制系統呈現自動化和集中化。其可在礦山、建材和化工、港口以及糧食、電力和煤炭等眾多工礦企業，成為具有高效性的機電一體化技術和裝備最為重要的設備。

【關鍵詞】帶式輸送機;起動制動;一體化;自動控制系統

現階段，大部分帶式輸送機的生產方所使用的帶式輸送機控制系統只單獨發揮起和停等作用，或者只對帶式輸送機整體系統中的某一部分設備，其中主要包括張緊、制動器和驅動單元以及綜合性的保護裝置等，從而有效進行監測和與控制操作，缺乏對帶式輸送機的速度和張力以及運量等關于輸送機的必要信息量的實時監控，以此造成帶式輸送機在使用期間極易發生運行不平穩，嚴重者發生抖動情況，機器的帶速和運量未合理和有效地進行匹配，造成電能的大量浪費。為達到安全以及高效的生產目的，帶式輸送機控制裝置對機器所存在的加速度和速度的調節問題進行較好的解決。

一、帶式輸送機起動制動控制系統的現狀

帶式輸送機在起動期間屬于一個逐漸加速的過程，其主要是指由零逐漸加到最大值又降到零，使得輸送帶出現勃彈性變形現象，造成機器處于不穩定狀態從而出現動張力。帶速持續變高則機器的起動時間就會變短，也逐漸增加其動張力，其產生的瞬時沖擊力也比較大，情況比較嚴重時則會對輸送帶以及其他零部件產生損壞。在現階段，依據上述問題大型帶式輸送機所具備的軟起動方式如何進行合理化使用，成為亟待解決的實際問題。

以往的電機具有直接性的起動方式明顯滿足不了大型帶式輸送機對現代的需求。就大功率和大運量以及長運距、高帶速特點的一種帶式輸送機，如利用電機進行直接性的起動，起動時間比較單一，起動的加速度過大，所以會在起動時出現打滑現象。因為大型帶式輸送機具有較大的功率，如機器的起動時長較短，極易造成打滑。為消除機器的打滑問題，以此保障系統可有效的進行起動，有效的增加機器輸送帶和滾筒產生的摩擦力，一定對張緊裝置所具備的初張力進行保障，所以有關的機器連接部件所承受的受力不斷增大，可有效提高強度以及剛度，整體提高了帶式輸送機整體的早期投資。帶式輸送機在發生瞬態沖擊大問題時，所產生的動態初張力可有效減少了機器輸送帶所使用的壽命，動態初張力在較大程度上的增加極易造成輸送帶的斷帶意外。為保障輸送帶進行可靠的運行，應該對輸送帶所具備的強度等級進行提高，可極大地提高了輸送帶的初級投資。在此期間，在輸送帶強度等級提高的同時，還應對滾筒直徑進行加大，從而滿足輸送帶的最小彎曲半徑需求，最終增加了機械加工件的早期投資。因為機器電機的起動時間較短，起動力比較大，極易造成電機燒毀的意外事故，皆是由電動機功率的持續增加造成的。因此在選擇電動機類型時應保障機器的安全系數得到提高，使得帶式輸送機在正常狀態下進行額外消耗，具有大功率特征的電動機可在瞬間時間進行運行，其加大了對周邊電網的沖擊力，其較大程度上影響了供電情況。一體化自動控制系統具備過載保護功能的帶式輸送機在短時間的瞬時停車時，其電動機可不停止，從而較大程度上增加了電動機的使用壽命，帶式輸送機在低速狀態的驗帶情況下，不會因為機器傳動系統出現嚴重的發熱而造成停車時出現故障，保障了檢修工作處于正常狀態。

二、帶式輸送機起動制動一體化自動控制系統的設計

第一，系統架構設計。因為帶式輸送機所使用的環境比較惡劣且具有極強的干擾性。所以，在進行帶式輸送機自動控制系統的設計時，應將可靠性作為設計的首要原則，現階段自動控制系統多利用西門子S7-300型的控制器，其具有可編程特點。自動控制系統以其控制器為核心，主要由監控層和控制層、執行層及設備層多層進行有效的體系架構。為實現生產方面的自動化，在帶式輸送機自動控制系統在進行設計時應按照以下原則：（1）遵循安全和可靠性的原則;（2）按照成熟且具有先進性的原則;（3）具有規范性的原則;（4）遵循開放性以及具有標準合理化的原則;（5）可擴展化的原則;（6）可進行管理的原則。

第二，系統硬件設計本控制。帶式輸送機的一體化自動控制系統中的系統硬件主要是包括上位機和操作臺以及UPS電源柜和PLC控制柜，另外還包括高低壓開關柜和不同種類的保護傳感器等部分組成，具體可分為檢測、決策和執行單元，其可進行集控、手動和自動以及檢修等不同工作方法，其具有各類型的通訊接口和協議，其有效的實現了人們可比較便利的在礦井調度中心實現對帶式輸送機的遙測和遙信以及遙控等操作。

綜上所述，就現階段大型帶式輸送機的具體工作需求，驅動裝置的使用狀態要想達到比較滿意的狀態，應保證機器的起動時間可進行適當的調整，使得帶式輸送機可進行平穩起動，同時可達到滿載起動的目的。因為輸送帶在起動之前一直處于較為松弛的狀態，為防止因沖擊造成的損傷，一體化自動控制系統可使得輸送帶處于拉緊狀態后進行起動，所以在起動初期后進行一段時間延遲，可有效將加速度進行一定程度的控制，可有效降低動態初張力，可極大地提高安全性，且在多電機起動或者多點中間起動期間減少輸送帶的早期投資，降低了對周圍電網環境的沖擊力。

參考文獻：

[1]聶永朝，常會霞.帶式輸送機自動控制系統的研究及應用[J].中國煤炭，2017，43（5）：84-89.

[2]湯中于，李壯壯.基于汽車剎車原理的帶式輸送機調速系統設計[J].煤炭技術，2018，37（4）：219-221.

[3]李國富，王然風，閆明，等.基于ARM的嵌入式帶式輸送機綜合保護控制系統設計[J].中國煤炭，2017，43（4）：95-98.