帶式輸送機的安全保護和智能巡檢系統

周 源（中材海外工程股份有限公司，北京100024）

0 引言

皮帶機是一種常用的連續輸送機械，利用驅動滾筒與皮帶之間的摩擦力曳引輸送帶和物料運行，其工作平穩可靠、對物料適應性好，輸送能力強，具有廣泛的應用范圍。對于應用于水泥工業生產的皮帶機而言，傳送帶的保護極其重要，如果保護不好，不僅嚴重影響工廠的正常生產，而且有比較大的安全隱患。目前，對皮帶的保護主要通過將速度傳感器串接到皮帶機電機的控制回路中實現，但對皮帶實際工作狀態的檢測和控制不夠準確，常因誤動作造成不必要的停機，對皮帶安全運行的保護性差，也嚴重干擾和影響正常生產。

為解決現有皮帶機控制系統存在的對皮帶檢測和控制不夠準確，以及安全保護性能較差的問題，國內外很多工程應用和輸送設備制造廠家通過采用PLC的皮帶保護控制系統和智能巡檢系統來降低故障停機的概率和縮短故障停機的周期，保障安全生產和設備正常運行。

1 安全PLC皮帶保護控制系統

該皮帶保護控制系統的宏觀構架圖及具體組成構架見圖1，2。

皮帶保護控制系統由檢測裝置、安全控制裝置、連接檢測裝置和安全控制裝置的安全PLC組成。

圖1 皮帶保護控制系統宏觀構架圖

檢測裝置用于檢測皮帶的運行狀態，安全控制裝置用于控制皮帶機的工作狀態和系統報警。保護控制系統還包括與安全PLC連接的急停按鈕和遠程控制器，急停按鈕用于控制皮帶機的緊急停機，遠程控制器用于接收安全PLC發出的停機信號并將該停機信號發送給配電柜，使配電柜控制皮帶機停機。安全控制裝置包括與安全PLC連接的配電柜和報警器，用于控制皮帶機的啟停和發出警報信號。

圖2 皮帶保護控制系統組成構架圖

安全PLC包括CPU模塊、與CPU模塊連接的安全輸入、輸出和通訊模塊。CPU模塊用于對安全輸入模塊的皮帶運行狀態異常信號進行處理并因此生成安全控制信號；安全輸入模塊與檢測裝置相連，用于接收皮帶的運行狀態異常信號，是信號接收器；安全輸出模塊與安全控制裝置相連，用于將CPU模塊的安全控制信號發送給安全控制裝置，是信號發射器；通訊模塊用于CPU模塊與遠程控制器通訊連接。

為增強皮帶機的運行安全，及時停機避免造成損失和事故，檢測的參數應包括：（1）皮帶表面的裂縫；（2）皮帶傳輸過程中的左右偏移量和皮帶機尾輪的轉速。檢測結果能夠綜合地判斷皮帶的工作狀態，準確度較高，可為安全運行提供保障。

2 智能巡檢系統

帶式輸送機智能巡檢系統的構架如圖3所示，由軌道、機器人、充電與定位系統、信息傳輸系統、服務器與運營平臺組成。智能巡檢系統的核心是機器人（圖4），其本體具有：（1）自主導航，自主往返運動和檢測到故障自動報警的性能；（2）自主定位，能夠實時定位機器人和故障點所在位置；（3）自主避障，遇障礙物會自動報警；（4）自主充電，能實時監測電量情況，并且能夠做到自主回充無線充電。

圖3 智能巡檢系統的系統構架圖

圖4 帶式輸送機巡檢機器人（B1000-B2400型號皮帶）

智能巡檢系統具有較好的抗干擾性，不受距離電子設備1.2m處發出的電磁和射頻干擾(頻率400～500MHz，功率5W)，系統性能如下：

（1）最小轉彎半徑：100 m；（2）最大爬坡角度：16°；（3）最大巡檢速度：0.4m/s；（4）適用溫度：-40～50 ℃；（5）IP等級：IP66；（6）額定電壓：24 V；（7）額定工作時間：10h；（8）定位精度：±20 mm；（9）機身重量：30 kg。

與PLC的皮帶保護控制系統相比，利用機器人的皮帶機智能巡檢系統，（1）可以降低巡檢人員的工作強度，而且大部分工作可由機器人取代；（2）減少對巡檢人員的身體傷害，特別是環境惡劣的現場，減少職業病的發生；（3）減少檢修人員的數量，減少企業人工成本，同時降低對檢修人員的技能要求，機器人在檢測到的故障的同時會給出解決方案。

在生產運行中，（1）可最大限度的降低故障停機的概率和縮短故障停機的周期，保證企業正常的生產，提高運營效率；（2）在設備故障初期能夠及時檢測并預警，防止故障加劇，降低設備的維修費用；（3）故障發生時，可以快速、直接的找到故障原因和位置，節省檢修的時間；（4）通過巡檢系統的大數據分析，對故障發生的時間、位置以及類型進行預判；（5）通過記錄和保存皮帶機發生故障的類型、位置和數量，方便對設備的運行情況進行分析判斷，并且可以自動生成備品備件清單，與工廠現有系統進行集成。

3 結語

基于安全PLC的皮帶保護控制系統是以安全PLC作為控制核心，通過多個檢測開關從不同維度獲取皮帶的實時工作狀態，繼而通過安全PLC指令低壓配電柜準確地控制皮帶機運行，安全性能較高，解決了現有技術對皮帶檢測和控制不夠準確和保護性差的問題。

隨著傳統設備安全和技術的升級改造，如果能融入新的科技元素，一定會煥發出新的生命力，為安全、高效的生產帶來保障。機器人智能巡檢系統用于皮帶機的運維，不僅可降低工人的勞動強度，減少惡劣工況對工人的傷害，提升故障檢測的準確性、實時性、可靠性、預判性，且能夠提高檢修效率，減少故障停機周期。因此，機器人巡檢系統不是簡單的取代人工，而是為人工服務，為現代工業保駕護航。