摘要：皮带机输送保护控制装置利用单片机与CPLD共同组成的系统而构建的一个皮带机综合保护控制装置，可实现对皮带运行时的实时监控，同时皮带机综合保护控制装置也是未来皮带机制动化的发展方向。
关键词：皮带机；输送保护；装置设计
引言
皮带机输送机综合保护控制装置设计成本低，功能强大，运行可靠，且在井下的实际生产中取得了良好的使用效果，具有广阔的市场前景和经济效益。
一、皮带机输送保护控制装置的工作原理
该装置主要包含有单片机设备及较大的复杂可编程逻辑器件（CPLD），将两者所拥有的优缺点更好地互补与融合。在整个系统里，CPLD的功能是对相关信息进行全面收集，并对信息进行预处理。而单片机设备则承担着信息数据的计算处理、实际调控、实现人机交互与信息通讯的作用，从而达到了具有非常优异性能的微机系统结构。在系统中，配置上相应的传感装置，来完成皮带机运行中低速、堆煤、跑偏、超温问题的保护，及时发出警报并完成自动洒水、点停车等操作，以实现皮带机运行过程中的保护功能。
国外皮带输送机技术的发展很快，其主要表现在2个方面：一方面是皮带输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带输送机、管状皮带输送机、空间转弯皮带输送机等各种机型；另一方面是皮带输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型皮带输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用于了皮带输送机动态分析与监控技术，提高了皮带输送机的运行性能和可靠性。
二、皮带机综合保护控制装置应当实现的功能
a)对皮带运行的自动监控功能。当皮带在运行过程中，发现有煤炭等物品需运送，应及时给出信号提示，同时启动皮带机；b)手动控制功能。系统中应保留之前的手动控制装置，确保系统可以进行人工操控；c)温度保护功能。当皮带机滚筒的温度值达到系统所规定的温度值上线后，对皮带机执行停运操作，且所设定的预警温度值应在一定范围之内随意可调控；d)速度保护功能。当皮带机工作过程中，若是运行速率达到所规定速率的上限后，对皮带机执行停运操作，且所设定的预警数据应在一定范围内随意可调控；e)堆料保护功能。当皮带机的机头部位出现堆料现象时执行停运操作；f)CO浓度保护功能。若是CO气体浓度达到上限值之后，应执行停机操作。同时，应自动进行洒水操作；g)跑偏保护功能。在皮带机跑偏时，若偏移较少，则发出警报。若偏移过大，则应执行停机操作；h)应可实现皮带机的软开启及软停转。
三、皮带机综合保护控制系统中核心元件的选型和设计
1、远程监测监控
根据连接现场胶带机控制开关内的控制线，与PLC控制柜内继电器相连后经过开关量输入模块将信息传至以太网模块，通过环网交换机将信息传至核心交换机，再与上位机相互通讯，工程人员利用IFIX组态软件将采集到的点添加到上位机操作画面，并把编制好的程序上传到CPU模块内。操作人员在上位机点击“上位机启动”选项后，上位机胶带运行画面将采集到的运行返回信号经过flash动画展现出来表示胶带已经启动，并且还将采集到的胶带速度、电机电流等数据展现在上位机操作界面上，让操作人员更加全方位的判断胶带的启动情况;当胶带出现故障停车后，上位机操作界面会把采集到的故障信息显示出来，待故障处理后，操作人员可点击上位机“故障复位”选项后，再重新远程开启胶带;如胶带需要停止时，操作人员可点击“上位机停止”选项，胶带运行的flash动画会消失，胶带速度、电机电流会逐渐变为0，电机运行返回信号也会随之消失。经过一系列数据采集、信号返回等功能的实现，保证了远程监测监控的稳定性和可靠性。
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2、CPLD和速度检测装置的设计
在进行CPLD和速度检测设计时，所用到的传感装置为霍尔传感装置，是把磁缸安装于皮带机的滚筒及托辊之上，这样传感装置就可对滚筒及托辊的实时转速进行监测，并把所监测到的实时数据及时传输至单片机装置中，再经由单片机系统地综合分析与判断，并输出打滑、断带、低速等相关信息信号，通过控制装置对皮带机做下一步处理，从而实现对皮带机运行过程中的实时保护作用。
3、温度检测装置的设计
在煤矿用皮带机的运行过程中，需对皮带机的转筒、托辊、机壳、辊轴、轴桩和皮带机头部等易出现过热、高温的部位进行温度的实时监控。当监测到系统中某部位的温度有所偏高时，相应温度传感装置把所监测到的温度数据传输到系统主控装置中，同时在主控装置的显示板中显示出相应数据。如果所监测的温度值大于系统事先设定的温度数值，则经由主控装置会发出相应警示信号，同时主控箱也会将信号传输至处理器，由处理器执行洒水作业，以达到降低设备温度的目的。
4、CPU的选型和设计
对CPU核心器件采用的是“CPLD+单片机”的模式。所选用的单片机拥有非常高的性价比，具备多样灵活的功能，更利于实现人机交互。其自身对于数据的处理能力也较强。所选用CPLD拥有运行速率快、安全可靠性高的特点。且CPLD也易于开发，使整个系统更易操作。该保护装置中，CPLD和单片机之间是采取总线的通讯模式来进行的，其通讯过程的关键点是须对单片机总线所具有的读写时序有非常充分的了解，才可以更好地依照单片机总线所具有的时序图，对通讯的逻辑进行合理、科学的设计。
5、跑偏检测装置的设计
在进行跑偏装置的选型和设计时，采用的是光电式检测装置。该检测装置是为了检测带型传输装置在煤炭运输过程中有无跑偏轨道，并实时将所监测到的相应信号传输至纠偏装置中，其在煤矿开采过程中的应用非常广泛。跑偏检测装置中共有2个光敏型电阻，分别为电阻R1和电阻R2，其阻值与型号均相同。电阻R1是测量用电阻，其安装于皮带下方位置处。电阻R2被所安装的遮光罩所覆盖，在装置中发挥着补偿温度的功能。如果皮带位置未发生偏移，即位于中间位置处，那么电路中电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4等4个电阻所组成的电路中，电桥处于平衡状态，此时电路中的放大器所输出的电压值应显示为零。而若是皮带向左侧发生一定的偏移，会使遮光面积有所减小，此时电阻R1自身阻值也会相应变小，电路中原有的电桥平衡状态将会被打破，而放大器元件把上述电桥不平衡所引起的电压变化信号加以放大处理，此时所输出的电压信号显示是负数，这一数值可直观表达出皮带发生跑偏的方向与跑偏量大小。而若是皮带向右侧位置发生偏移时，相应的输出电压只会显示出正数，所输出电压数值不仅通过连接的显示装置加以显示，同时还会将这一信号传输至相应的处理器中，作为纠偏处理器的纠偏输入信号。
结束语
在煤矿进行煤炭的开采时，离不开皮带输送机。皮带机设备因其构造简洁、利于日常运行维护、耗能量较低等优点，被广泛用于煤矿开采输送过程中。不过，在皮带机的使用过程中，极易出现皮带偏离预设轨道的问题。因此，为了有效解决皮带跑偏问题，确保煤矿开采过程中的安全性，就应加设相应保护控制装置，以使皮带运行过程中有更强的安全保障。综合保护控制装置具有成本投入少、功能性多样及运行有保障等优点。另外，其在煤矿生产作业过程中的应用也已取得非常理想的效果，拥有较为显著的效益。
参考文献
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论文作者:刘强
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/29
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