郭焕军
单位名称 :国家能源集团国神公司敏东一矿 021100
摘要：矿用带式输送机作为煤矿开采运输中的关键设备，经常有大量煤灰聚集、设备超载作业、电机烧坏、设备作业温度过高等问题，加上当前设备控制系统功能较为单一，系统稳定性相对较弱，已无法满足当前井下高强度煤矿输送控制的作业需求。结合当前成熟的PLC 控制技术，开展了带式输送机中控制系统的升级设计研究。通过对系统的现场应用测试可知：该系统运行更加稳定可靠，系统检测功能、报警功能、异常故障显示功能等方面均更加全面，全程控制实现了系统的自动化远程控制，达到了预期效果，对提升设备的运行效率具有重要的实际应用推广价值。通过将 PLC 控制技术和变频器技术应用到带式输送机控制系统，可以大大提升带式输送机的运行效率和质量，达到节约能耗，降低成本的目的。因此将更加先进的控制技术应用到该设备中，实现输送机控制性能及作业效率的提升研究，已成为当前设备优化改进的重要方向[1-2]。
关键词：PLC；矿用带式；输送机；控制系统；应用
1控制系统分析
1.1PLC 控制系统
PLC 控制系统是由微型计算机控制，利用传统继电器控制技术进行集成整合之后发展出来的一种新型工业控制系统。PLC 控制技术能够完成各种工业环境现场控制要求，具有耐高温、耐高湿、耐冲撞和耐腐蚀的特点，能够在恶劣环境中正常运行。PLC 控制技术在流水线生产领域有着广泛应用。该系统中配置了若干个输入输出接点，节点的性质属于数字逻辑节点，这就确保了 PLC 控制系统拥有可靠的开关性能，能够减少各种复杂的外部接线。PLC 控制系统由于采用逻辑储存模式，整个系统的控制程序全部储存在储存器，系统具有良好的适应性和灵活性，可以依托该系统进行有效拓展。对工艺过程和工艺方式改进过程中，只需改动储存器中的程序即可。在传统控制模式下，修改工艺需要调整硬件设施各连接线，往往需要配置较多的人力物力，工作难度较大，很容易出现问题。PLC 控制系统由 CPU、ROM 和输入输出电路组成，它能够实现输入输出电路之间的逻辑转换，然后进入输入端经过 CPU 处理后，进行逻辑转换，最后输出信号。PLC 控制系统实质是中间转化器，它能够实现各种数据信息的逻辑转换。在煤炭企业生产过程中，工作现场范围较大，操作过于分散，各个系统数据需要集中在中央计算机中进行集中处理和管理。在 PLC 控制系统中，通过采用串行通信模块对现场数据进行远程传输，能够实现信号传输过程中的电磁干扰防护，保证信号质量。1.2 变频器驱动系统
变频器驱动主要是通过改变电机的电源频率，进一步控制电机的输出转速，通过调控不同的转速，更好满足转距要求，实现智能调速、低速软启等功能。现阶段很多煤炭企业使用的变频器技术主要是矢量控制技术，该项技术能够更好地调控电机运行和负载，确保电机的负载能力，调速能力达到最优状态。同时还能够实现电机柔性复杂的软停车和软启动，确保各驱动设备之间的速度配比更加完善、更加科学。将变频器技术应用到带式输送机控制体系中，可以确保整个运输体系运转的稳定性，延长设备使用寿命，降低能耗。近年，随着以微电子为代表的电子技术不断发展，变频器技术在应用过程中的成本呈现逐渐下降的趋势，大大提升了变频控制的性能，各项功能逐步提升。
2PLC的矿用带式输送机控制系统的应用
2.1PLC 控制器的选型设计
根据带式输送机控制系统运行特点，选用了西门子的 S7-300 型 PLC 控制器进行系统控制。该控制器主要包括了 CPU 模块、电源模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、I/O 模块等组成，系统内部信号主要通过 RS485 进行通讯连接。通过该控制器能将检测单元所采集的带式输送机的运行速度信号、电机启停信号、电磁阀开关信号、皮带输送信号等进行实时数据收集，并将采集的电信号转换为数字信号，通过内部的专门控制算法，对数据信号进行分析、判断及处理，经过处理后的信号传输至上机位显示界面进行控制信息的实时显示及对带式输送机的远程控制。另外，该控制器采用了 DC24V 和 DC12V 电源进行内部供电控制。
2.2操作台
（1）闭锁挡位。该挡位模式下，控制柜中的 PLC 控制系统模块处于停止运转状态，能够对控制系统操作电源和系统进行隔离操作，保证各控制系统单元之间的独立性。（2）就地挡位。这个挡位主要是司机在操作台上对设备进行自主控制，它能够在很大程度上确保设备处于启停操作环节。使用过程中，操作人员只需要对相关模块进行预处理，选择相应挡位，就能够对设备进行有效控制。在这个挡位接入到输送机中的所有保护功能都能够处于有效保护状态。带式输送机的运转会按照 PLC 控制系统的运转流程和相关指令完成操作，满足煤炭生产需求。（3）检修挡位。当开关处于检修挡位时，输送机会处于停止操作的状态。由于整个设备切除了外来故障保护的功能，仅仅保留拉线开关。开关处于这个挡位主要是因为带式输送机运转出现故障，或者可能出现故障，需要停机检查。在检修过程中，尤其应该注重传感器的保护和异常情况检查，严格检修整个控制系统，对故障做出综合处理，保证带式输送机能够正常运转。（4）集控挡位。当开关处于集控挡位时，要求机械设备按照一定的输送流程。一般按照煤流原则，依据前后级带式输送机的启动和停止，实现逆煤流启车、顺煤流停车，此时操作台的启停按钮无效，急停按钮有效。（5）单动挡位。当开关处于单动挡位时，打滑保护被切除，其他保护项目依然正常运行。在整个带式输送机运转过程中，只需要借助操作台对外设启动按钮进行处理，就能够保证整体处理效果。总之，当整个系统的保护管理机制建立完成后，需要利用该处理系统进行有效调试，确保能够在规定环境中完成单独操作，确保调试的有效性。
2.3变频启动装置故障处理
PLC 系统故障主要包括变频器故障、过载、继电器故障、变频器故障和 PLC 系统故障等。变频器的典型故障是缺相，主要表现为电流显著增大，电机发热明显，电机运行过程中经常出现抖动现象。故障原因是断路器引发故障后，变频器出现输入缺相现象。应该及时更换熔断器、断路器和接触器，做好接触器的检查工作。压力传感器在运行过程中，由于长期受到压力影响，会造成压敏电阻疲劳损坏，运行期间需要对压力传感器进行定期维护更换。变频器的谐波治理装置有一定寿命，需要定期更换。控制按钮常见的故障主要是按钮触点氧化、绝缘故障、转换开关运行故障、急停按钮出现故障。这些故障主要原因是内部机构不灵活、不能够正常复位，要尽量选择质量过硬的产品。
结束语
煤炭开采/煤炭运输过程中，带式输送机具有运载量大、远距离运输、结构简单、操作方便和维修简单等优点，在煤矿、钢铁、水泥、港口、船舶等领域有着广泛应用。随着社会发展，一大批先进科学技术的应用，生产规模的扩大，对带式输送机的运行功能提出了更高要求。通过在带式输送机中应用 PLC 控制技术和变频器技术，能够进一步简化带式输送机的控制程序，切实提升整个系统运行效率，降低企业生产成本，为企业带来更多经济利益。
参考文献
[1]张丽娟.带式输送机故障分析及安全诊断系统的设计研究[J].机械管理开发,2020,35(12):126-127.
[2]丁晓平.带式输送机运行监控系统设计[J].石化技术,2020,27(12):14-15.
[3]杨龙.带式输送机胶带换切装置的设计[J].石化技术,2020,27(12):12-13.