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摘要：针对目前多数输送机采用恒带速运行，无法实现输送机带速和运量的自动匹配，也无法对多电机驱动输送机在运行过程中进行功率平衡调节的现状，提出了一种新的带式输送机智能控制系统，其采用了多方案煤量识别检测技术，在对输送带上煤量进行自动检测的基础上通过控制驱动电机变频器的输出频率实现了对输送带运行带速的智能控制，通过采用基于主从控制的多电机功率平衡技术实现了对输送机多电机输出功率的动态调整，确保了运输过程中输送机的运行稳定性，具有极大的应用推广价值。
关键词：带式输送机；智能控制；系统；研究
引言
为了提高选煤厂带式输送机的安全运输、降低运输能耗，研究了选煤厂带式输送机控制系统整体结构，主要由各种传感器、电机、变频器和PLC控制器构成；分析了PLC控制模块工作流程，对系统的硬件的各类传感器进行了选型，并设计了PLC控制器、变频器及上位机；研究了系统软件部分，软件采用S7-1200PLC获取各传感器的信号数据，将信号数据上传到组态软件IFIX上，实现远程控制、绘制历史曲线等。带式输送机智能控制系统提高了煤炭运输工作效率、降低了生产成本。
1系统整体结构设计
国内选煤厂运输是通过使用多级带式胶带输送机来实现的，本文研究的选煤厂带式输送机控制系统主要由各种传感器、电机、变频器和PLC控制构成的。选煤厂带式输送机控制系统整体结构设计。
带式输送机是煤矿重要的运输设备，随着开采长度及开采难度的增加，对运输设备的要求也逐步提高。李治亮等针对输送机输送能力不足和低载运行的情况设计了变频调速节能系统，实现了电机满载运行，节约了能源；等对输送机运行阻力进行了理论分析，通过实验有效降低了托辊运行阻力系数为输送机的改进提供了数据参考等对输送机阻力和功率进行了计算分析，得出了“输送机的备用系数应根据具体情况而定”的结论；等通过仿真模拟提高了输送机的节能效率；给出了带式输送机黏弹性振动方程及位移解和动张力的计算方法，可用于理论研究与工程设计。
PLC控制模块主要包括多级带式输送机智能控制系统和可编辑控制。①当系统初始化接收到的煤流量和带速后，系统需要确定最优匹配带速，然后通过最优比较，当参考带速和当前带速一致时，带速不作调整；当参考带速和当前带速不一致时，根据控制要求，对各电动机调整量进行确定，然后下发控制指令。②系统通过计算电动机频率、电压的调整量，来确定输送机的调整时间，当该输送机需要调整时，将控制指令下放到PLC。
2带式输送系统运行常见故障
2.1带式输送机能耗分析
带式输送机是煤矿井下最重要的运输设备之一，在长期的运输过程中受到运输物及托辊的阻力作用，因此对其力学特性进行研究是非常必要的。输送带从运行开始就承受了一定的压力，该压力与物料的质量成正比。输送带一般是由橡胶制成的，在高应力作用下，极易出现疲劳损伤。由于输送带一直处于张紧状态，一旦损坏，输送机的运输能力便会立刻下降，因此必须严格控制运输物的质量。由于带式输送机落料形式不同，其运行速度会有很大的变化，输送带与物料的接触面也不同，因此，运行效率会有所差别。为不同落料形式下装料率随时间变化的曲线图。为最为理想的装料方式，带式输送机一次装满物料，按照一定的功率运行即可，此时输送机的损耗最小；的装料量是间断有规律变化的，在恒定装料期间，可以控制输送机的速度，输送机功率呈现间断性稳定变化趋势；中装料量随时间变化呈现不规律的变化趋势，这就需要不断调节输送机的运行速度，保证装载量达到额定值，不断调速的过程对输送机的损耗有很大的影响，输送机耗能会不断增大；中装料量随时间的变化呈现完全没有规律的变化趋势，基本实现不了输送机的调速，这种装料方式下，输送机很快就会损坏，严重情况下运输将被迫停止。
2.2 皮带跑偏
通常情况下，皮带机出现皮带跑偏故障是由于滚筒和输送带之间的角度不合理，或者皮带机上的货物没有摆放平衡造成的。皮带跑偏的后果比较严重，因为皮带机运输的货物多是易燃品，比如煤、碳等，而皮带跑偏容易导致皮带摩擦生热，当温度达到一定程度时可能导致煤炭燃烧，不利于操作人员的安全，也不利于煤矿的顺利生产。要解决跑偏问题，常规措施有：皮带机安装时，要注意检查零件是否合格，选择合格的零件进行装配；要保证输送带接头的接缝平直，控制公差在要求范围内；保证输送带接头质量，不能出现接头变形。
在智能控制系统中，在合适位置安装跑偏检测限位开关，进行分级检测，控制系统根据限位动作自动判断皮带跑偏的程度，根据限位开关动作位置、发生时间和延时时间等参数，经运算后给出预警信号、报警信号或者停机信号。该智能系统能够将故障提前告知，提醒运维人员检测，减少由皮带偶尔跑偏造成的输送机频繁停机次数。
3智能控制系统功能实现
3.1输送机多电机功率平衡智能控制
目前多数输送机系统采用的功率平衡调节方案为基于扭矩控制的功率平衡调节，但由于扭矩传感器体积大、检测精度随着扭矩的降低而降低，因此主要应用于小功率负载驱动的输送机系统中，无法满足大功率多电机驱动的输送机系统。为了实现对输送机运行过程中的动态功率平衡控制，在对多种控制方案进行对比后发现，输送机在运行过程中，主驱动电机的变频控制器能够实现对驱动电机的矢量控制，同时能够将相应的调节信号和关联关系传递给对应的从动电机变频器，给出各个变频器一个设定的调节功率信号，从而保证各个从动电机输出功率的一致性。由于输送机系统的运行带速是由主驱动电机进行调节的，各个从动电机的运行状态需要根据主驱动电机的运行状态进行调整，因此该多电机功率平衡调节模式称之为主从控制模型。
3.2系统硬件选型
对带式输送机智能控制系统的传感器数据设备进行选型，设备均应符合防水、防潮、防爆要求，能够适应煤矿恶劣的工作环境。选取本质安全性能优异的GSH200型传感器作为速度检测装，变频调速装置选用防爆型设备，根据额定输入电压和输入功率选取BPJ-500/1140V型变频器。选用PLC工业控制器，型号为CPU—224XPCN。速度传感器将检测到的数据通过I/O接口传输至PLC控制系统，并对速度大小进行修正，使输送量与带速始终处于最佳比例。此外，带式输送机智能控制系统还包括激光扫描仪、液力耦合器、电动机、上位机等辅助性设备。
3.3带式输送机智能控制系统是关键
运输倾斜角、物料堆积角与输送机的运行速度有很大的关系。当运输速度较小时，物料堆积角便会增大，这时设备损耗较小；当运行速度不断增大时，设备的功率便会提升，物料堆积角较小，使得设备的损耗增大。因此，在一定的范围内，输送机的运行速度越慢越好，在达到运输目的的同时可以提高设备的使用率，延长设备的使用寿命。
结语
煤矿带式输送机的智能控制主要针对的是装料率为稳定值或者随时间变化呈现稳定变化趋势的情况，在适当的范围内，输送机的运行速度应越慢越好，在确保输送机调速方便的同时提高了设备的利用率。应用超声波技术对输送机的运行速度进行计算，使其与物料量相匹配。该方法简单易操作，且对物料量的计算实现了高精度要求。采用加速度形式下的动态时间间隔调速方法对带式输送机的速度进行调节，设备速度可随煤流量的变化稳定地过渡，且处于满载运行状态，在高效运行的同时达到了节能的目的。
参考文献：
［1］李治亮，陆阳.带式输送机自适应调速系统节能研究［J］.煤矿机械，2014，35（4）：45-55.
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