杨杰
安徽淮北煤电技师学院，安徽淮北 235000
摘要：本文介绍PLC可编程控制程序主要特点，分析盘式制动器的工作原理、PLC控制的盘式制动系统结构与功能，最后简介其PLC控制系统流程。
关键词：煤矿下运皮带；盘式制动器与PLC控制；安全制动应用
引言：煤矿胶带运煤系统，多数采用单片机控制，其运行稳定性不高，智能化程度也不高。特别是在综合保护方面，性能还较差，各种保护传感器故障也发生频繁，主机控制的模块化，插件也容易损坏，更换频率较高。当模块损坏时，大多都是更换整个大模块，为此造成了资源浪费，加大了生产成本。而采用PLC可编程控制程序的综合保护装置，它就能为自动化控制应用提供安全可靠保障，且能节约维修成本。对于PLC结合盘式制动装置应用于下运皮带的控制更有其独特的优越性。
1.PLC可编程控制程序主要特点
1）可靠性高，抗干扰能力强。PLC控制系统因采用现代大规模集成电路技术，其内部电路具有先进的抗干扰能力。为了使工作时间更长无故障，其采用了可编程二重容错处理技术。PLC控制系统还带有硬件故障自我检测功能，一旦出现故障时可及时发出警报信息。应用时可编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路和设备也能获得故障自诊断保护功能。
2）配套齐全，功能完善，适用性强。如今PLC可用于各种规模的工业控制场合。随着PLC的不断发展，其在位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中的技术应用已成熟推广。
3）易学易用，维护方便。PLC作为通用工业控制计算机，也是面向企业的工控设备。其接口容易，编程语言易于为人们接受。PLC用存储逻辑代替接线逻辑，可大大减少控制设备外部的接线，使控制系统设计和建造更快，维护也变得更容易。
4）经济划算。PLC应用开始投资大些，但其体积小、占空间小，辅助设施的投入也少；工作可靠，停工损失少；维修简单，维修费少；再次使用也能带来附加价值等。
通过分析可知，运用PLC控制皮带机系统，能改善运输机运行稳定差、设备易损害和成本投入大等缺点，最关键的是安全保护性能增强了。
2.盘式制动器的工作原理
像煤矿660/1140V电压等级大容量皮带运输机，应用在上下山运煤，其距离又长，有些坡度又大。为保证正常的安全运行，制动系统就显得尤为重要。这类大皮带应用盘式制动装置就是最为稳妥的，便于防止发生飞车等安全事故。盘式制动装置是由制动系统和液压系统所组成的常闭制动装置，依靠油压松闸和弹簧加载所产生制动力矩来工作的。如图1所示，制动系统主要由1活塞杆，2液压缸，3制动闸盘，4制动闸瓦，5制动器体，6碟簧等构件组成。当液压站中的耐磨液压油通过油管进入活塞腔内时，压缩碟形弹簧6，随着油压P的升高，碟形弹簧不断被压缩并储存弹簧力，制动闸4在弹簧力的作用下逐渐离开制动闸盘3，这时盘式制动器便处于松闸状态；系统检测到闸缝满足启动要求时电机开始工作，系统进入正常运行状态，调整闸瓦与闸盘间隙（1～1.5mm之间）。压力P降低时，储存的弹簧力释放，制动闸瓦4在弹簧力的作用下迅速贴近制动闸盘3，随着压力降低，带速逐渐接近0，闸瓦紧贴在制动盘上，盘闸被抱死，输送机便处于停车状态。显然，盘式制动器的制动力取决于弹簧力F和油压力P，即N=F-P。当弹簧力一定时，只要改变油压P的大小，就可改变盘闸的抱闸或松闸状态了。
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3.PLC控制的盘式制动系统
上下山运输大皮带控制系统，可由TH5-24型矿用本质安全型带式输送机操作台和KXJ5-1140/660防爆控制箱及各种保护传感器等组成（见图2所示）。控制系统可采用西门子S7-200类型的可编程控制器。该类型PLC功能强大、维护简便、操作简单，性价比较高。它与KPZ系列自冷盘式制动装置可组成下运带式输送机机电液一体化制动控制系统，从而能保证带式输送机在各种工况下实现安全停车，实现软制动的效果。对于主电机是否投入工作，这可在操作台上人为选择，既可自动控制，又可手动控制。通过TD400对系统的主要运行参量和设备工况采用可视化实时监控，系统控制更显得柔性化、显示数字化、操作简便化、结构模块化了。
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4.PLC控制系统流程
1）系统流程。煤矿下运皮带机在启动过程中可能存在空载启车、小载荷启车和重载启车等情况，而判断输送机的启车状况由PLC控制系统操作是有保证的，也能实现有效的安全运转。起车时控制系统主要通过NSC速度传感器实时检测带速，并及时传给CPU模块，从而实现不同的启车方式的。控制系统通电后先进行初始化操作，比例阀通电的同时电流清零为启车做准备。PLC接到启车指令时先检测启车条件是否满足，只有各种保护都满足要求时，系统才会启车。当系统拒绝启车时，可以通过操作台上TD400显示器上的故障记录查看相应故障并排除后才能启车。控制系统检测到各种保护正常时，才会通过控制箱里相应继电器的动作启动制动泵电机。这时制动油压会按程序里的增量缓慢增加，油压通过油管进入制动闸头并压缩碟簧。同时，PLC控制系统还会通过速度传感器及时检测带速变化，并与程序中的相应参数比对。若带速没达到设定带速的10％，系统则会认定是皮带空载或小负载启车。若检测到带速已经达到设定带速的10％，系统会进一步检测是否已超过设定带速的80％，若已满足启车时的超速条件，为防止输送带在物料惯性的带动下加速下滑移动，系统会在闸开信号开始前作出强起主电机的指令，使主电机迅速投入运转，以免皮带在重载惯性的作用下发生飞车。
2）正常运行过程保护。皮带正常运行时各种保护会及时投入，一旦发生超速、跑偏、撕带、堆煤或突然断电等故障时，系统会发出急停指令，这时主电机和盘闸液压站上的制动泵电机会同时停止，皮带会在盘闸的作用下及时停住。除外，系统正常启车结束时，控制系统会发出一个运行输出信号，有多条皮带搭桥运转时该信号可作为其他皮带启动的前提。
3）停车控制过程。停车时系统会通过电液比例阀降低系统油压，这时制动闸瓦迅速贴近制动盘使带速慢慢下降，带速很小时制动油压降为0，制动闸瓦在碟簧的作用下抱死制动盘实现安全制动。盘式制动器可在PLC控制系统的作用下实现可控制动，其制动力距、时间可调。制动效果较好，满足下运皮带安全运转要求。
结束语：煤矿上下山段皮带机运输，应用先进的PLC控制系统和KZP盘式制动装置，就可有效解决下运皮带机常见的滚料、飞车等问题，切实保障了皮带机运输系统的安全。同时设备维护率也能得到降低，节省较多的维护费用，进而为企业带来了巨大的经济效益。
参考文献：
[1]刘庆豪，等.PLC技术在郑煤集团高岭煤矿的应用与研究[J].中国高新技术企业，2011.01，P51-52.
[2]张思鑫，等.PLC可编程控制程序在胶带运输系统中的应用[J].科技传播，2011，6（上）:131-132.