帶式輸送機自動化控制技術研究與應用分析

李 浩

（山西長治三元晉永泰煤業有限公司，山西 長治 047100）

引言

帶式輸送機廣泛應用于我國煤礦開采工程，作為最重要的運輸設備，直接影響著整個工程的開采量，將自動化控制技術應用在帶式輸送機工作過程中可以有效解決在輸送中存在的故障問題，有助于提高開采工程的機械管理質量和效率水平，同時延長設備的使用壽命，保證礦井工作的安全性與穩定性。

1 技術優勢

新時期，以PLC技術為代表的帶式輸送機自動化控制技術最為常用，該技術以數字運算的形式實現對相關傳輸設備的控制，技術編程人員可以根據工程的實際需要編寫好控制程序的命令流，作為數字化與自動化技術的集成體現。隨著電子元件的整體性能逐漸提升，相關電子產品的應用成本得到了顯著降低，有效降低了自動化控制技術的開發和設計成本。其突出優勢還表現在以下幾方面：

1）功能優勢。帶式輸送機自動化控制技術的功能強大，在PLC技術不斷完善的過程中，邏輯運算、順序控制等外延功能賦予了帶式輸送機更高效、穩定的動能[1]。

2）編程優勢。在繼承了傳統繼電控制形式優點的基礎上，自動化控制技術保留了線路清晰的特點，并大幅度降低了輸送機運行過程中的程序編寫難度，更符合礦井開采運輸人員以及電氣技術管理人員的專業操作慣性。

3）突出的抗干擾能力。應用自動化控制技術的帶式輸送機內部集成了更多高效電路，且在輸送設備的生產過程中引入了更先進的抗干擾技術，降低了故障發生概率。不僅如此，在應用了自動化控制技術后，帶式輸送機可以更好地開展自我檢測，有利于及時發現潛在故障[2]。

2 技術模塊

2.1 硬件模塊

以PLC技術為代表的帶式輸送機自動化控制技術主要由ROM、CPU、輸入電路和輸出線路等組成控制芯片，其中邏輯信號處理流程可以對輸送機加以控制，增加了整個體系組件的集中度，降低了電磁信號對系統的不良干擾。其中，在硬件系統中的信號顯示模塊中，應根據操作需要安裝模擬盤，采用發光管組成顯示器，進一步顯示帶式輸送機的運行狀態，以便相關工作人員在操作臺就能實現對帶式輸送機的實時監控。在自動化技術的硬件模塊中，故障顯示模塊是最重要的部分，為了確保整個自動化控制系統的穩定性，需要對帶式輸送機在運行過程中的常見故障進行一一編號，同時在信號模擬盤下方安裝數碼管，將正常工作狀態時的數碼管顯示為“0”，將其他故障原因設置為其他對應數碼管的數字，以便相關工作人員能夠明確掌握帶式輸送機在運行中的全故障類型，并初步形成故障說明表，如表1所示。

表1 帶式輸送機自動控制技術故障顯示說明

在故障顯示的基礎上，還應在操作臺外部安裝相關警報電笛，當出現上表所述的故障時能夠及時進行自動報警，確保相關工作人員能夠及時進行人工處理。

需要注意的是，帶式輸送器的傳感裝置的選用應具備以下幾點功能。首先，是監測皮帶運行狀態的速度傳感裝置，以確保能夠及時發現皮帶的異常運行速度，并經由主控制回路產生信號。其次，是溫度和煙霧傳感裝置，考慮到礦井開采運輸環境的特殊性，為了保證生產環境的安全性，在帶式輸送機的相關設備中還應對運行過程中的溫度和煙霧濃度進行檢測，當出現溫度異常情況時能夠對第一時間啟動降溫灑水裝置，降低環境內的整體溫度。當輸送機運行環境內的煙霧濃度超過0.1 mg/m3時，立刻發出警報信號并采取有效防護措施。最后，是皮帶跑偏和煤位傳感裝置。當皮帶在運行過程中出現跑偏現象時能夠立即監控主機及時停止皮帶，同時檢測煤炭運輸高度，防止超載。

2.2 軟件模塊

以PLC自動化控制技術的軟件系統為例，其現場控制和遠程控制都需要借助以太網完成數據傳輸與交換，在帶式輸送機遠程控制的操作服務器上普遍帶有客戶端及驅動，整體軟件框架結構如圖1所示。

圖1 軟件系統模塊框架結構

作為自動化控制結構，其人機界面的整體設置更人性化，相關操作人員可以借助計算機顯示器和相關設備進一步與帶式運輸機系統進行綜合對話，整體的操作性更強。不僅如此，操作界面的綜合設計更簡潔，各類按鈕和菜單簡潔直觀，為技術作業人員提供識別操作上的幫助，同時將全過程產生的信息數據進行存儲，以供后續查詢需要。軟件模塊中的圖形界面可以實時顯示各類數據圖與畫面，例如設備運行參數曲線、故障預警，使技術人員更全面地了解和掌握實施運行情況，為后續參數調整和控制提供真實依據。自動化控制技術的軟件模塊還包括對故障信息的實施記錄與分析，當帶式輸送機出現故障時，可以自行與數據庫故障類型進行比對，并明確區域和位置，為技術人員排除確認故障提供科學的決策建議[3]。

3 應用分析

3.1 基本功能

在應用帶式輸送機的自動化控制技術時，需要考慮到單部和多部輸送機的基本功能。就單部帶式輸送送機來說，在運輸的過程中，整個皮帶系統應處于可全線語音呼叫與預警的狀態，以此來保證能夠及時處理緊急事故與安全隱患，避免安全事故的發生。相應地，在落煤點還要安裝遠程視頻監控設備，并在輸送機上安裝防止跑偏、堆煤等相關的保護裝置。針對多部帶式輸送機，在自動方式下應根據工程需要完善程序功能，確保啟動與停止的靈敏度，能夠有效實現單臺設備的啟停，且控制臺還應具備自診斷功能和自主記憶功能。

3.2 過程控制

自動化控制技術中的過程控制是針對井下復雜開采情況的傳感和保護裝置，在實際應用中可以幫助自動復位，有效避免安全事故的發生。需要注意的是，在帶式輸送機運行的過程中，除了完善的自動化控制系統還需要具備相關的手動控制功能，以便加強對電機的安全保護。

3.3 故障維修

受礦井生產條件復雜等多方面因素的影響，帶式輸送機在運行中不可避免地會出現各種故障，為了有效避免安全隱患的發生，減少故障產生，在應用自動化控制技術的過程中還應加強對相關設備和系統的綜合維護。一方面，在設備層面，應加強對自動化系統硬件設施的全方位檢查；另一方面，在軟件系統層面，要做好對不同軟件模塊功能的測試。在日常維修和養護的過程中，應進一步引入更先進的人工檢測模式，力求全面排除各項故障和安全隱患。

4 結語

作為煤礦開采工程關鍵的生產運輸系統，應進一步提升帶式運輸機運行的穩定性和安全性，加快實現自動化控制改造。作為相關工程人員，應全面深入地了解自動化控制技術在帶式輸送機上的應用優勢，積極開展技術研究，不斷提高應用效果，在有效降低運行故障和安全隱患發生率的同時，全方位提高皮帶運輸過程的質量和效率水平，加快煤炭工程的自動化設備改造與技術升級。