帶式輸送機速度自動控制系統(tǒng)優(yōu)化

摘 要：帶式輸送機是進行物料輸送的重要設(shè)備，在運輸過程中，依據(jù)物料運輸量的變化進行帶式輸送機速度的自動調(diào)節(jié)控制，可以實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的要求。設(shè)計應(yīng)用了帶式輸送機速度自動控制系統(tǒng)，采用自動化變頻技術(shù)實現(xiàn)運量與帶速的匹配，完成帶式輸送機的節(jié)能穩(wěn)定運行，提高物料輸送的可靠性。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機;速度調(diào)節(jié);變頻調(diào)速

帶式輸送機是重要的輸送設(shè)備，可以實現(xiàn)長距離、大容量的物料輸送，隨著生產(chǎn)企業(yè)自動化程度的提高，對于帶式輸送機的性能要求同樣越來越高。

帶式輸送機進行物料輸送的過程中，一般將速度設(shè)置為恒定值，由此保證帶式輸送機恒功率運行，但是由于物料的不均性，使得帶式輸送機在運載過程中不同時間及不同時期內(nèi)的負載不一致，這樣造成了帶式輸送機的做功效率低，產(chǎn)生了大量的無用功，造成了能源的浪費，不能滿足節(jié)能環(huán)保的要求[1]。針對這一問題，采用變頻調(diào)速技術(shù)，設(shè)計帶式輸送機的速度自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，依據(jù)運量的不同實現(xiàn)運行速度的自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)帶式輸送機的節(jié)能高效運行。

1 帶式輸送機速度自動控制系統(tǒng)方案

對于帶式輸送機的速度進行自動化的控制，要依據(jù)在不同的生產(chǎn)階段的運輸量的不同，將負載的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡姎庀到y(tǒng)的參數(shù)，來控制帶式輸送機的運行速度，實現(xiàn)自動化的調(diào)節(jié);并且在此基礎(chǔ)之上，要能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化后系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電能消耗的減少，實現(xiàn)節(jié)能的目的，實現(xiàn)煤礦的效益最大化[2]。

隨著物料輸送量的變化，帶式輸送機的電機功率也隨之變化，帶速與功率的關(guān)系如圖1所示，帶速增加則消耗的功率增加，降低帶速可以實現(xiàn)節(jié)能的目的，但是帶速要受到輸送量、帶寬、生產(chǎn)能力等的要求，因此設(shè)計帶式輸送機速度自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)對速度的自動控制調(diào)節(jié)。

帶式輸送機速度自動控制系統(tǒng)的整體方案框圖如圖2所示，從圖2中可以看出，系統(tǒng)可以分為檢測單元、控制單元及執(zhí)行單元三個部分，相互之間共同協(xié)作。

檢測單元包括對物料輸送量的檢測及帶速的檢測，將采集到的信號傳入PLC節(jié)能控制裝置。對物料的輸送量檢測，采用核子秤系統(tǒng)進行物料的稱重分析，這種稱重方式如圖3所示，使用γ射線穿透所運輸?shù)奈锪蠈崿F(xiàn)物料的稱重，這種方式檢測精度高，數(shù)據(jù)準確，可以為PLC的數(shù)據(jù)分析提供可靠的依據(jù)。

控制單元采用PLC作為主要核心部件，根據(jù)接收到的檢測信號，經(jīng)過判斷，進行速度的變頻調(diào)節(jié)及電機的啟停等控制，實現(xiàn)了依據(jù)物料的運量來調(diào)節(jié)帶式輸送機的速度。執(zhí)行單元主要包括變頻調(diào)速裝置，依據(jù)來自PLC的控制信號，依據(jù)給定的策略輸出相應(yīng)的信號給到驅(qū)動電機，調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的功能。

2 帶式輸送機速度自動控制系統(tǒng)應(yīng)用

帶式輸送機速度自動控制系統(tǒng)檢測單元采用核子秤系統(tǒng)實現(xiàn)對物料運輸量的稱重檢測，帶速傳感器實現(xiàn)對輸送帶速度的檢測，所得的數(shù)據(jù)信息傳入到PLC控制器中進行數(shù)據(jù)的分析處理。PLC控制器是速度自動控制系統(tǒng)的核心部件，對采集的數(shù)據(jù)進行分析處理，并進行相關(guān)指令的輸出。

在速度自動控制系統(tǒng)中，為了提高系統(tǒng)的可靠性，對系統(tǒng)采用雙CPU冗余的設(shè)計。采用雙CPU、雙電源模塊及雙通訊模塊的設(shè)置，實現(xiàn)雙機熱備的系統(tǒng)控制。PLC雙CPU運行系統(tǒng)，在正常工作的過程中，一臺CPU作為主控制系統(tǒng)，對所有設(shè)備進行控制，另一臺備用CPU作為備用的控制系統(tǒng)，只進行主控制系統(tǒng)的監(jiān)視，當住控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，則備用CPU可立即實現(xiàn)系統(tǒng)的熱切換，備用控制系統(tǒng)發(fā)揮作用，保證帶式輸送機的穩(wěn)定運行。

在進行系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，同樣采用2臺核子皮帶秤進行輸送物料量的檢測，2臺核子皮帶秤安裝在不同的位置，對于檢測的數(shù)據(jù)進行校正，增加運量數(shù)據(jù)的準確性，當皮帶空載時，皮帶秤無法檢測到數(shù)據(jù)，此時PLC控制器會輸出自動停車的型號，避免帶式輸送機的空運行。

PLC控制器的運行程序包含對帶式輸送機的啟停控制、運量的檢測、調(diào)速控制、緊急制動及打滑、撕帶等的保護。同時，對運行的電機參數(shù)進行檢測，并對調(diào)節(jié)后的輸送帶速度進行速度反饋，經(jīng)過控制程序的計算，輸出相應(yīng)的變頻器信號，實現(xiàn)對帶式輸送機的自動調(diào)速。帶式輸送機采用機頭位置三電機進行驅(qū)動，每臺電機配置相應(yīng)的變頻器，保持速度的同步及功率平衡。三臺電機的控制方式如圖4所示，采用主從控制器的方式控制三臺變頻器，一臺變頻器作為主傳動，其余兩臺變頻器為從動，保持與主電機的速度一直，保證三臺電機之間的速度同步。

三臺變頻器之間為保證電機的同步性，每兩臺之間采用PLC控制相互的順序，變頻器及主從控制器均安裝在地面的配電室，采用三菱內(nèi)部通訊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，提供控制的精確性，實現(xiàn)電機速度的自動調(diào)節(jié)及檢測，并且可對變頻器的故障進行檢測，當系統(tǒng)存在過載、欠電壓等故障時，可以自主的進行報警或停機，并向PLC傳遞故障信號，經(jīng)PLC決策執(zhí)行相應(yīng)指令，提高系統(tǒng)的可靠性。

3 總結(jié)

依據(jù)運量的不同，對帶式輸送機的速度進行優(yōu)化調(diào)節(jié)，設(shè)計了速度自動控制系統(tǒng)，可以通過工控機實現(xiàn)帶式輸送機的啟停、變頻變速、故障報警等功能，系統(tǒng)的設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，對帶式輸送機的改造方便，電氣系統(tǒng)的連接簡單，方便的進行操作維護。在實際的應(yīng)用過程中，采用速度自動控制系統(tǒng)，可以依據(jù)運量的不同，較好的實現(xiàn)帶式輸送機的全自動速度調(diào)節(jié)控制，滿足節(jié)能控制的要求。在系統(tǒng)的設(shè)計中，設(shè)置了手動和自動的運行模式，可以依據(jù)工況的不同進行選擇，提高了系統(tǒng)操作的可靠性，并且變頻器保證了電機避免受到?jīng)_擊電流的危害，保證帶式輸送機的穩(wěn)定運行，提高了物料輸送的可靠性。

參考文獻：

[1]趙建軍.變頻跟蹤調(diào)速帶式輸送機PLC模糊控制系統(tǒng)設(shè)計[J].中國礦業(yè)，2020，29（03）：100-104.

[2]徐孝.基于永磁同步電機變頻自動張緊裝置的帶式輸送機動態(tài)特性研究[D].太原：太原理工大學，2019.

作者簡介：

李宗豪（1991- ），男，本科，2015年7月畢業(yè)于西安科技大學高新學院，助理工程師，研究方向：帶式輸送機。