摘要：胶带运输机在煤矿中属于主要设备，在大型现代化矿井中已被广泛应用于工作面、运输巷道、装车站等重要的生产环节上。随着采煤工艺的变革，煤矿中井下胶带输送机的使用范围也开始增加，不仅要求其运输量大，运输距离长，而且速度也向高速化发展，因此安全性、稳定性、经济性就成为制约胶带机的发展瓶颈。这就要求选用的控制系统功能强大、运行稳定、灵敏、可靠、操作简单。本文就机基于PLC技术分析了煤矿皮带运输机控制系统。
关键词：PLC；煤矿；皮带运输机；控制系统
1 系统整体方案设计
皮带运输机控制系统总体方案设计。皮带运输机控制系统设计，主要是对皮带运输机的电气控制进行设计。皮带运输机的控制部分采用PLC控制，电动机调速采用变频器调速。
2 实现功能
该运输系统由四部胶带输送机组成，系统运输量为 400 t/h，4 部胶带输送机均使用两台660 V、160 kW 电动机。启动时先启动最后一台皮带机，依次从后向前启动皮带机；停车时首先停止最前一台皮带机，运料完毕后，依次停止各皮带机。当某台皮带机发生故障时，该皮带机以前的皮带机立即停止。
实现胶带运输机运行中的安全保护，在发生堆煤、速度、急停、温度、撕裂、烟雾、跑偏、张力、断带时起到停止胶带输送机，以达到保护设备的功能。
胶带运输机可控制合闸、分闸、软启动及抱闸装置等辅助设备的开停功能。
具有扩展监控功能，使用图、表、曲线、数值或动态画面等形式，真实可靠地对设备运行的情况进行反映。
实现故障自诊断，具备皮带巷沿线打点、通话、语音报警功能。
实现手动自动任意切换。
与前台胶带输送机连锁。
3 PLC控制系统的功能分析
3.1 控制功能
在整个井下煤矿运输系统中，具备的自动以及手动的控制方式能起到很好的控制功能。当运输过程中发生故障时，只有当故障排除后，摁下微机控制箱上的故障复位按钮，皮带运输机才会重新开始运作。在正常的运作中，按下电控装置的正常起车按钮，系统就会按照预定的自动控制程序运行，通过传感装置将系统的信息传送给控制中心，控制中心对数据进行分析，实现整体的控制。
3.2 保护功能
沿线故障保护。主要是对于运输距离较长，沿线配套的保护开关较多的情况，采用的一种故障地址识别装置，可以对沿线闭锁开关的跑偏、纵撕、闭锁等故障及故障地址、停机信号进行处理和显示。
电机温度保护。在皮带运输机运行过程中，在主电机定子绕组装入热电阻，将电流信号换算为电机温度，当电机的温度超过系统设定的温度时，系统将立即进行停车处理，保护电机不被烧坏。
电机电流保护。主电机电流经过电流变送器输出电流信号，当检测出电机电流超过额定电流，立即停车，转故障处理，保护主电机不被烧毁。
4 主运输皮带智能控制系统PLC软件设计
S7-200PLC的工作过程，主要分为三个阶段：输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。特别是采用周期循环扫描的工作方式，使得它具有很好的抗干扰能力。控制器的功能主要是实现系统数据统一管理，对各部分装置的故障分析及控制、系统状态显示等。从以上的功能要求出发，控制器软件的设计体现了模块化的软件设计一般要求。控制器的各个功能在软件上的实现与衔接，也是按照模块化的原则完成的，程序结构清晰便于的现场调试。程序主要由以下几个部分组成。
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主程序：它主要完成对各个模块的调用和系统参数的上电初始化。
系统故障检测与处理部分：实时检测系统运行过程中出现的各种故障，并处理这些信息发出相应的控制信号。
控制算法实现子程序：利用PLC实现模糊控制算法，主要包括电机电流误差及误差变化率计算，查寻模糊控制规则表等。
数据转换部分：PLC将采集到的模拟信号通常是转换成数字信号进行处理的。为了便于观察和参数设置需要，将这些数字量转换成实际工程中物理量。
通讯程序部分：它包括与触摸屏的通信和上位机通信两个部分。
5 主运输皮带监控系统组态要求
监视功能不论系统处于哪种工作方式下，系统具有对设备的状态和参数进行实时监测的功能。组态软件将采集的数据记录在实时数据库中，并把数据的变化用动画的方式形象的表示出来，同时完成变量报警、操作记录、趋势曲线、数据查询等功能。监测信号的设置是根据系统控制需要、保护设备安全需要及历史数据查询需要系统主要显示状态及参数有：运行方式显示、电机状态显示、工频与变频显示、变频器输出频率显示、皮带线速度显示、各种报警信号显示等。
控制功能。上位机通过和PLC实现数据交换实现上位机的控制功能。当控制方式发生变化时，系统自动运行于相应的状态，系统设置了手动和自动切换功能，同时在上位机上还可以实现系统参数的设置，系统启动和停止等功能。
通信功能。PLC作为终端控制设备，对现场的大量数据进行处理和运算，并执行相应的程序。井下PLC与上位机利用井下以太网进行通讯，将处理的结果及现场检测传送到PLC的信号传送至上位机，在上位机上完成监控画面、参数查询、曲线显示、报警处理等功能，使系统值班人员及管理者能实时掌握系统工作状态。
报警功能。系统必须对所有的故障信号进行声光报警以提醒值班人员，并根据故障情况进行相应的控制。如变频器故障时，系统切换至全工频运行，某台电动机故障时，系统切除该台电动机，启动其它的电动机。发生皮带跑偏撕裂等情况时系统及时报警并停机。
报表及打印功能。系统能实现各种监控参数如历史数据、报警记录以及系统历史运行状况的报表自动生成；各种监控参数的指定区段数据打印；各种监控参数的报表打印：异常状态及控制行为的报表打印。
6 主运输皮带组态监控系统的实现
由PLC和各种传感器及电压、电流测量电路完成现场数据的采集、处理及程序控制。上位机通过MCGS组态软件实现组态，组态软件能给现场及远程操作者提供简洁、丰富多彩的画面显示及设备状态运行信息，完全可以满足功能要求。来自现场的过程参数（压力、电流等）经过变送器测量变送后变为4～20mA 的标准仪表信号，经电缆传送至PLC，经模数转换后变为数字信号。然后，通过以太网传送给上位机组态软件，在已经编写好的组态界面上显示。
7 结语
虽然皮带运输系统中包含设备多、运输距离远、布置分散、类型杂等特点，但在对运输系统的改造过程中其解决方案是多样的。通过采用PLC控制煤矿的运输系统，达到保护的自动控制，提高系统的安全与可靠性，且在实际中的应用取得良好的效果，在确保原煤运输的基础上减少了维护的工作量。相信通过PLC在皮带输送机上的使用，会给运输系统的改造和控制呈现更加便捷高效的未来。
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论文作者:李灿,谢宝东
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/16
标签：运输机论文; 系统论文; 皮带论文; 功能论文; 故障论文; 控制系统论文; 组态论文; 《基层建设》2017年第16期论文;