煤礦膠帶輸送機集中控制系統研究分析

宋福來

【摘 要】煤礦的運輸系統對保證礦井正常生產起著非常重要的作用。為了保證煤礦運輸系統可靠安全運行，對帶式輸送機進行集中監視和控制很必要。本文以新疆哈密煤礦主斜井及地面膠帶輸送機為背景，設計出了以PLC技術為核心的集中控制系統，提高了運輸系統的電子監測和控制水平。

【關鍵詞】膠帶輸送機； 集中控制； 分析

引 言：以往對膠帶輸送機都采用人工就地分臺控制，即每臺輸送機的控制均由一名司機就地操作，這是一種最原始的控制方式。這種控制方式是直接操作輸送機的控制開關，操作最簡單，不增加任何的控制元器件，維護工作較少，但需要人員太多，并因每個司機的思想素質和技術素質不等常有以外事故發生，影響生產的正常進行。而集中控制方式，是在整個運輸線上新增一套集中控制裝置，在控制室內集中操縱機構，由一名司機來完成操作。這不但節省了大量的司機人員，也為及時發現故障，縮短停產時間和綜合自動化創造了條件。目前，已經成為礦井膠帶運輸的主要控制方式。

一、膠帶機集中控制存在問題

隨著礦井功能和規模的不斷擴大，計算機技術、網絡技術、新的工業控制器技術等新技術的應用，對膠帶輸送機的集中控制系統也得到了飛速發展。從單臺控制系統到多臺的集中控制系統，有價格相對較貴的PLC構成的系統和低廉的單片機應用系統。目前，雖然市場上有著各式各樣方案構成的集控系統，但發展的方向是一致的，那就是朝自動化、智能化、信息化的方向發展。皮帶機的綜合自動化控制是整個礦井實現自動控制的重要組成部分。 目前對膠帶輸送機集中控制系統存在的主要問題有：

（1）在安全保護方面，為提高膠帶輸送機運行的可靠性，安全性，減少故障，提高效率，多種檢測方法已應用于電動機、液力偶合器、減速器和膠帶運行系統故障檢測，但是這些系統是相互獨立的。

（2）故障檢測系統誤報率高。誤報將造成膠帶輸送機不應有的停機，使全礦井停產，對礦井生產造成極大影響。

（3）皮帶機的控制、運行、保護等信息不能較好的與礦井其他控制系統共享，不能與整個礦井信息系統的集成。視頻監視系統不規范，沒有語音通訊功能，不能實現無人值守。

二、實現集中控制研究分析

本膠帶輸送機集中控制系統具有的功能如下所述：

1） 本系統有集控、就地、檢修三種工作模式。一般系統運行在集控工作模式下，當組成生產流水線時，本機根據前后閉鎖關系自動啟停，同時檢測各檢測保護設備的狀況；運行就地工作模式時，操作員手動操作按鈕啟動/停止膠帶機，但所有保護設備均投入使用；運行檢修工作模式時，操作員手動啟動/停止膠帶，保護設備可有選擇性的投入使用，在檢修模式下，我們使膠帶低速運行。工作方式的改變，只有在膠帶輸送機不轉時進行，膠帶輸送機運作時，不能改變其工作方式；

2） 程序設計中，報警停車等故障信號自動保持，即一旦發出故障信號，即使經維修后信號消失，計算機內仍保留信號故障狀態，這時復位指令可以清除故障保持信號；

3）皮帶輸送機按照逆煤流啟動，順煤流延時停車，并具有閉鎖功能；

4） 系統具有膠帶機低速打滑、機頭堆煤、超溫灑水、煙霧、滾筒超溫、沿線急停和跑偏等多種保護。下面簡單介紹它們信號發生后的動作情況：

a.拉線開關：信號發出后馬上發出急停指令，系統可以識別哪個急停開關動作，發出拉線開關聲光報警。

b.堆煤：信號發出后，執行堆煤聲光報警指令和急停指令。

c.跑偏：信號發出后，執行跑偏聲光報警指令，此為一級動作，當報警時間超出一定時間段時，同時再執行急停指令，此為二級動作。

d.打滑；信號發出后，執行打滑聲光報警指令， 再執行急停指令。

e.超速：信號發出后，執行超速聲光報警和急停指令。

f.斷帶：信號發出后，執行斷帶聲光報警和急停指令。

g.縱撕：信號發出后，執行縱撕聲光報警和急停指令。

h.滾筒超溫：信號發出后，執行滾筒超溫聲光報警、灑水指令和急停指令。

i.煙霧：信號發出后，執行煙霧聲光報警、灑水指令和急停指令。

5） 對設備故障和工藝參數的異常實時報警，并進行聲光提示，系統狀態對位顯示，更便于維護。

6） 可與工業電視系統配合，實時監視皮帶機重點部位運行情況，以確保人員及設備的安全；具有喊話、打點通訊功能，基本實現無人值守。

7） 膠帶運輸機就地控制箱上設啟停、起動預警按鈕，設備啟動前發出預警信號，提示有關人員應立即遠離設備；現場可隨時停車，若設備由集控啟動，控制系統接到現場停車信號后，可作急停處理，實施故障停車操作。

8）具有聯網功能，能與全礦井自動化監控系統可靠的聯接、實現全局監控。

三、控制系統的抗干擾措施

1.抗供電電源干擾

本系統采用以下三點來有效控制供電電源的干擾：

1）采用專用電源，電源的供電要與大的用電設備分開，避免大用電設備啟、停時對電源供電電壓的影響。

2）控制的交流電源與PLC機之間采用雙屏蔽的隔離變壓器，其一次繞組的屏蔽層接中線，隔離供電電源的干擾，二次繞組的屏蔽層與PLC系統控制柜共地，使干擾信號入地。

3）在隔離變壓器和PLC之間加裝交流穩壓器或交流低通濾波器（見圖5-1），以濾除高頻脈沖，提高電源穩定性，從而降低電網電壓波動對PLC電源電壓的影響。

2抗輸入、輸出端的干擾

1） 輸入端有感性負載時，為了防止反電動勢損壞模塊，可在交流信號輸入端并聯RC浪涌吸收器或壓敏電阻RV，在直流信號端并聯續流二極管VD或壓敏電阻RV或穩壓二極管VS或RC浪涌吸收器等。如果與輸入信號并聯的感性負載大時最好使用繼電器中轉。

2） PLC的輸出負載可能產生干擾，要采取相應措施加以控制，如直流輸出端接續流管或壓敏電阻或RC浪涌吸收器等保護電路，交流輸出端接阻容吸收器或壓敏電阻，晶體管及雙向晶閘管輸出端接旁路電阻保護。

3）接地系統抗干擾

PLC控制系統屬高速低電平控制裝置，應采用直接接地方式。由于信號電纜分布電容和輸入裝置濾波等影響，裝置之間的信號頻率一般低于1，所以PLC控制系統接地應采用一點接地方式，如圖5-3所示，接地線應粗一些，以減小各個電路部件之間的地電位差，從而減小地環流的干擾。另外，屏蔽地、保護地不能與電源地、信號地等各其他地接在一起，只能獨立的接到接地銅牌上。

總 結：礦井膠帶運輸系統是分布復雜，部件繁多，且又要求運行協調一致的連續運輸系統。因此在膠帶運輸系統集中電子監視和控制，保證膠帶的安全可靠運行已經成為一種趨勢，如何更好的實現礦井運輸系統的集中安全控制管理是現在迫切解決的問題。而皮帶機集中控制系統可實現對整個皮帶機運輸系統的遙測、遙信、遙控，提高生產效率、降低事故率，減少故障處理時間、減少現場操作人員、提高經濟效益。

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