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煤矿胶带机PLC集中控制系统的设计研究崔福义

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：崔福义

[导读] 摘要：随着采煤技术、采煤工艺以及综采设备水平的不断提升，胶带运输机作为煤矿综采工作面生产的主要运输设备，也需提升其运输能力，朝着大运量、长距离以及大功率的方向发展，以确保其能够与其他综采设备的生产能力相匹配。

        鸡西建华皮带机有限责任公司黑龙江鸡西 158100
        摘要：随着采煤技术、采煤工艺以及综采设备水平的不断提升，胶带运输机作为煤矿综采工作面生产的主要运输设备，也需提升其运输能力，朝着大运量、长距离以及大功率的方向发展，以确保其能够与其他综采设备的生产能力相匹配。当前，胶带运输机还是仅依靠单台电机进行驱动，无法满足实际运输需求；而增加为多台电机驱动后尽管能够为设备提供足够的牵引力，但是无法保证各个电机的功率分配相稳定，进而导致胶带的张力分配不均，加剧了胶带的磨损。因此，针对多电机驱动的胶带机需对其进行集中控制，以提高胶带的可靠性和稳定性。
        关键词：煤矿胶带机；PLC集中控制；系统；设计研究
        1导言
        采用 PLC 集中控制技术实现对煤炭胶带机的全程无缝的自动化监控，极大提升了胶带机的生产效率和煤矿的经济效益，其运行可靠、数据处理速度快、胶带机故障发生时的联动保护作用，都是传统控制方式无法比拟的。作为胶带机的操作和管理人员，需要加强对 PLC 集中监控系统的学习，努力掌握专业知识、技能，并能根据煤炭生产输送的实际需要，拓展控制系统的功能，更好的为煤矿生产服务。
        2PLC 集中控制系统的结构
        煤矿胶带机 PLC 自动化集控系统主要由远距离通信系统、工业电视单元、控制单元、地面控制中心、保护设施组成。远距离通信系统是煤矿胶带机集控系统的重要辅助，能够对系统中的数据信息进行远距离传输，不仅能够保证集控系统的安全良好运行，还是实现故障自动报警功能的重要保障，从而有效地提高了对煤矿胶带机进行日常维护和检修的效率；工业电视单元是集控系统中重要的组成部分，能够实时监测煤矿胶带机的运行情况，并对监测数据进行处理分析，其可视化性能能够直观显示分析数据，为制定煤矿胶带机的运行决策提供科学的依据；煤矿胶带机集控系统的控制单元性能良好，能够实现高速运行，提升了集控系统的运行效率；地面控制中心是集控系统中最重要的一部分，设置在煤矿胶带机的调度指挥中心，控制中心的上位机采用组合软件，能够实现自动化设备和多种控制软件的集成，形成了可视化的交互界面，达到对煤矿胶带机监视、检测、报警的目的，同时在煤矿胶带运行中，能够自动打印运行报表、当前和历史运行曲线，为运行监控工作人员的操作提供了依据；保护设施是根据煤矿实施安全生产的要求，安装的保护胶带和电动机的传感器，包括急停、打滑、烟雾、跑偏、电压、温控、料位传感器等，而且在煤矿胶带的沿线设置扩音电话。
        3PLC 集中控制系统的信号输入
        PLC 集中控制系统的信号输入主要是通过各类传感器来实现对胶带机的运行全程、全范围的实时监测。传感器可以将胶带机故障引发的电阻、电流或其它监测内容的变化转换成 PLC 可采集、接收信号进行分析。分布在胶带机上和周边环境的传感器主要有四类。一是对胶带机的驱动电机实时监测，主要是电动机的电流、电机定子温度、电网电压等指标。二是对胶带运行状态的实时监测，例如胶带跑偏、胶带断裂、胶带打滑等。三是对胶带机主要器件的监测，主要有机头的堆煤监测、滚筒的超温监测等。四是对胶带机运行环境的监测，例如胶带机巷道的温度监测等。
        4PLC集中控制系统的主要控制模式
        自动控制和手动控制、以及实时控制三种模式是常用的煤矿胶带机PLC集中控制系统控制模式，手动控制模式又包括了解锁手动、连锁手动。

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解锁手动模式是上位机对煤矿胶带机中相关设备的定点停机和启动，无法和其他设备实现联动，主要用于胶带机的检修状况。连锁手动一般是上位机对逆煤流实现的一对一启动模式，此外还能够实现顺煤流方向一对一的停机控制。自动控制一般需要借助基础软件来实现对煤矿胶带机相关设备的控制，从而确保煤矿胶带机能够在PLC集中控制下正常的运行。实时控制模式通常需要借助相关控制单元来实现就地控制，一般控制中心不会对该设备产生作用。
        5 PLC集中控制系统的硬件设计
        PLC集中控制系统选择了模块化的设计，因此可以根据实际需求来对模块进行有效的扩展和组合，使其更好的符合实际应用需求。PLC集中控制系统的硬件设计包括了信号模块、通信模块、电源模块、中央处理单元模块等，其主要是对各个传感器所获取的数据进行分析，然后根据分析结果来对煤矿胶带机进行有效的监控和控制，从而确保其能够正常运转。
        5.1煤矿胶带机电动机的监测和保护
        电动机是确保煤矿胶带机正常运行的关键部分，只要电动机能够保持正常运行，就可以确保煤矿胶带机的运转，因此在进行PLC集中控制系统的硬件设计时，要做好电动机的监测和保护工作，主要从以下几个方面着手：（1）为确保对电动机的定子绕组温度及轴温度进行实时的监测。需根据需求来安装温度传感器（2）在煤矿胶带机上安装电压互感器，其可以对电动机线路中的电压、电能实现有效的监控，此外还能够对线路中的缺相现象进行实时监控，并为煤矿胶带机提供一定的继电保护。（3）对电动机运行过程中的电流进行实时监测需借助交流变送器及电流互感器等，才能对电动机进行短路保护与过载保护，而交流变送器是保证其正常运行的关键，其不仅可以实现电网中交流信号的转变和隔离，而且还能直接接收来自于各种PLC系统及电子仪器发出的工业电流信号。但是要选择稳定性、抗干扰能力、可靠性良好的交流变送器。在选择电流互感器的过程中，要对煤矿胶带机的实际运行状况进行分析，根据其额定电流值来进行合理的选择。
        5.2煤矿胶带机的监测和保护
        在进行PLC集中控制系统硬件设计时，要想保证其功能的系统、全面，就需要包括各个方面的硬件设备，主要有：（1）为了满足煤矿胶带机运行过程中超温自动报警以及超温检测功能，需要安装温度传感器，而且要具备自动洒水保护装置；（2）一旦溜槽、煤仓、煤矿等地方的胶带机机头发生堆煤事故，PLC集中控制系统要能够及时启动堆煤保护功能，其一般可以借助堆煤传感器来实现，而堆煤传感器的主要工作原理就是实时采集相关场所的堆煤信号，然后将所得信号传输到PLC集中控制系统中，由系统统一发出指令，并启动堆煤超限自动报警功能；（3）为了实现胶带撕裂问题的实时监测，而且一旦发现异常后，要能够自动开启保护装置，一般会安装撕裂传感器来实现该功能，因为撕裂传感器不仅可以收集胶带撕裂情况的相关数据，而且还能将收集到的数据及时传输到PLC集中控制系统中，然后系统按照数据分析结果发出操作指令，实现对胶带的有效保护。
        6结语
        胶带机作为当前煤矿生产的主要运输设备，在实际生产中往往由多台胶带机组成胶带机运输系统，为确保胶带运输系统的可靠性和稳定性，需对传统基于继电器的控制系统进行改造，从而提升胶带运输控制系统的响应速度和安全性。为此，将 PLC控制器和模糊控制算法应用于其中，达到提升煤矿运输效率及煤矿生产效率的目的。
        参考文献
        [1]李定波.煤矿胶带机PLC集中控制系统的设计[J].内蒙古煤炭经济,2013(04):96-97.
        [2]裴建新,李江,胡文全.煤矿胶带机PLC集中控制系统的设计初探[J].科技风,2012(09):145.