帶式輸送機智能調控系統的研究

武杰杰

（華陽新材料科技集團公司，山西 陽泉 045000）

引言

隨著帶式輸送機系統逐漸朝著長距離、高帶速方向發展，對輸送機運行過程中的穩定性和經濟性提出了更高的需求。受井下綜采作業不穩定性的影響，輸送機在運行過程中經常出現空載高速、低載高速的情況，不僅造成了巨大的電能浪費而且也嚴重影響了輸送機的使用壽命。同時由于目前的輸送機控制系統缺少對輸送帶運行狀態的判斷邏輯，導致輸送機在運行過程中經常出現打滑、跑偏、撒料等，對輸送機系統的穩定運行造成了較大的影響。由此，提出了一種帶式輸送機智能控制系統并展開分析。

1 智能控制系統結構

根據帶式輸送機運行控制需求，該輸送機智能控制系統主要包括上位機數據處理模塊、PLC 控制中心、輸送機運行狀態監測模塊、輸送機運行狀態調整模塊，其整體結構如圖1 所示[1]。

圖1 智能控制系統結構示意圖

輸送機運行狀態監測模塊是該智能控制系統的基礎，主要包括輸送機煤量監測、輸送帶帶速監測、輸送帶運行狀態監測等，各類傳感器將監測到的數據信息轉換為模擬量信號，然后通過數據CAN 數據總線傳遞到PLC 控制中心，在此處系統對所有數據信息進行綜合分析，確定當前煤量和帶速的匹配情況及輸送機的運行狀態情況，一方面將分析結果傳遞到上位機數據處理模塊，以線性圖表的形式顯示在控制終端，便于監測人員及時掌握輸送機的運行狀態，另一方面系統將根據分析結果控制調整輸送機的運行狀態，使其滿足經濟運行和穩定運行的需求。

該控制系統采用了模塊化組合的結構，各個模塊之間利用RS485 通信協議連接[2]，能夠進行快速的拓展，便于根據實際控制需求來調整模塊類別，滿足不同的控制需求。

2 智能控制系統功能

2.1 負載-帶速匹配控制功能

在該智能控制系統中，輸送機的負載-帶速匹配控制，是指提前對輸送機不同負載下的最佳帶速進行匹配，將其設定為相應的控制邏輯，當系統檢測并確認輸送帶上的煤量后，自動調取匹配上相應的帶速，將理論帶速和目前的實際運行帶速進行對比，根據差值情況輸出調節信號，控制變頻器改變輸出的電流信號值，從而實現對輸送帶運行帶速的調整，輸送機系統的負載-帶速匹配控制邏輯如圖2 所示[3]。

圖2 負載-帶速匹配控制邏輯

由圖2 可知，該負載、帶速匹配系統，以輸送機皮帶的載重量和煤倉煤位Q 為輸入量控制信號，然后將輸送帶在運行過程中的載重變化率和給煤量變化率作為中間控制變量，同時利用在落料點設置的皮帶秤來對煤炭的落料情況進行監測，最終通過綜合分析確定輸送帶上的煤炭的量，避免因輸送帶波動或者落料沖擊導致監測偏差，影響輸送帶調速系統的正常運行。

2.2 輸送機運行狀態調整功能

由于煤礦井下地質條件復雜，輸送機在運行過程中經常會出現皮帶打滑、輸送帶跑偏等情況，目前多采用人工進行沿線巡查的方式，發現故障后再由人工調整輸送帶的運行狀態，但該方案效率極低、人員每日的工作量極大，完全無法滿足井下綜采作業無人化的發展趨勢。通過對輸送帶常見故障的分析，篩選出了影響輸送帶運行穩定性的因素和處理方案，以此為基礎，建立了輸送機運行狀態調整系統，其調整邏輯如圖3 所示[4]。

圖3 輸送狀態調整邏輯圖

由圖3 可知，首先將各類傳感器設備分別布置在輸送帶的指定位置，當輸送帶運行時，溫度傳感器和多煙霧傳感器對輸送帶是否打滑進行判斷，因為輸送帶一旦打滑將摩擦生熱并產生煙霧，傳感器通過多監測區域輸送帶溫度和煙霧情況進行監測即可判斷是否發生了打滑。通過在輸送帶托輥兩側增加紅外線光柵即可對輸送帶運行時的偏位量進行測量。對輸送帶運行時的帶速則通過多帶速傳感器對輸送機系統不同位置的帶速進行測量。對輸送帶撕裂的測量則主要是通過在輸送帶上設置張力傳感器，通過張力變化來判斷是否出現了撕裂。

監測傳感器將監測結果傳輸給控制中心，控制中心結合正常輸送機運行狀態數據，對最終結果進行判斷，若出現異常，系統自動匹配異常出處理方案，通過調整張緊力或者運行帶速來對輸送機的運行狀態進行調整，滿足輸送機運行安全性的需求。

3 結論

1）輸送機智能控制系統主要包括上位機數據處理模塊、PLC 控制中心、輸送機運行狀態監測模塊、輸送機運行狀態調整模塊，具有結構簡單、拓展性強的優點；

2）該負載、帶速匹配系統，以輸送機皮帶的載重量和煤倉煤位Q 為輸入量控制信號，能夠根據輸送帶上的煤量及時對輸送帶帶速進行調整，滿足運行經濟性的需求；

3）輸送機運行狀態調整系統，能夠及時對輸送帶的運行偏差進行糾正，提高運行穩定性。