摘要：本文介绍了皮带机集控的研究目的及其控制系统的组成、工作原理、主要功能、控制要求、使用效果，其中详细介绍了控制系统设备层、控制层、管理层的组成，各种方式下的保护功能，重点阐述集控方式下多部皮带机的闭锁启停顺序，及各种保护动作情况下皮带机的联锁停机、每部皮带机的辅机与主机闭锁启停顺序、控制层与管理层（上位机）的以太网通讯、组成软件等，从皮带机集控应用效果、技术先进性说明了项目的推广应用价值。
关键词：皮带机；集控技术；工作原理及功能；控制要求
0 引言
电厂输煤皮带运输系统的设备分布广、保护多、监测监控元件多，传统的皮带机采用人工控制，每部皮带机均需要一个皮带机司机，占用人员多，多部皮带机连续运输时，当下部皮带机发生故障，需电话联系上部带司机停机，造成上部皮带不能及时停机而发生皮带机尾堆煤事故，不利用电厂的安全高效发展[1-2]，为此，研究皮带机集中控制技术。
1 控制系统的结构与组成
本控制系统采用“远程集控为主，现场近控为辅”的控制方式，系统的硬件结构分为管理层（上位机）、控制层（PLC控制室）和现场设备层三层网络控制体系。其中，各类传感器及保护装置、PLC控制站、上位机分别为设备层、控制层、管理层的功能核心[3]。
1.1 设备层
设备层包括各类保护开关、传感器及执行设备，主要针对皮带机的运行状态、故障现象进行参数采集及状态反应，将各部皮带的启停、减速机润滑油压压差变送器、主电机定子及轴承温度传感器、减速机轴承及油温传感器，保护开关包括二级跑偏开关、纵向撕裂保护开关、双向拉绳开关、欠速开关、主电机开关柜的电流保护等各类保护[3-4]进行语音报警、声光显现，并实时传输至控制层、管理层。
1.2 控制层
控制层以PLC为核心，由控制主站、控制分站、防爆就地控制箱组成。控制层利用PLC的数据处理能力，将各传感器采集的现场数据进行逻辑运算及处理、信息转换、指令发送，通过CPU进行逻辑计算、判断，并将控制指令传输至管理层，该部分为远程集中控制的关键[5]。
控制层包括PLC控制主站与分站、下位机、就地控制箱、光电转换开关、皮带机变频器、阻燃电缆、矿用光纤、光电转换器等设备，主要监控皮带煤流运输系统的所有设备。
1.3 管理层
管理层包括上位机、光电转换开关、光纤、矿用网络交换机等，通过上位机实时监控整个运输系统、显示所有设备的运行状态、保护元器件运行参数，便于集控人员下达控制指令，通过人机界面现场修改工艺流程、设定参数，进行多部皮带机的管理、数据存储及更新、数据库资源的共享，从而实现与整个电厂自动化系统的网络连接与通信[5]。
2 控制系统的工作原理及功能
2.1 工作原理
控制系统通过检测技术、自动化技术、工业控制技术、网络通信技术、计算机等实现对皮带机运输系统各种设备的集控及保护。通过工业控制总线通信技术将皮带各类保护和状态参数传输到PLC控制中心进行数据处理，并将处理好的数据利用组态软件处理后成图像及表格等形式上传至上位机。集控员根据设备运行情况下达控制指令，信息又逆向传输，即通过上位机—PLC—现场设备的顺序，实现对设备的控制，完成皮带集控系统的各种控制。
2.2系统的主要功能
2.2.1 保护功能
皮带机集控系统的传感器、保护装置输出预警开关量、模拟量信号发生变化时，系统发出报警信号，在下位机、上位机显示相应的故障类型和地址，皮带机故障达到一级状态，发出预警，警示集控员观察设备运行参数的变化，以防事故发生。
当皮带发生二级跑偏、撕裂等安全故障时，系统断电停车；在发生皮带欠速到85%故障时，可编程控制器启动液压涨紧装置对皮带进行涨紧处理。若故障继续恶化，PLC根据故障参数进行条件判定后停车，并将故障类型、发生地址等信息传输至上位机进行断电停机。
皮带机集控保护原理图如下图：
2.2.2 通讯网络构架
为保证系统通讯信息的正常传输和数据的可靠性，根据电厂煤流运输系统的实际情况，采用工业以太环网交换机，可方便将各种底层设备、通信系统、现场数据总线等系统地接入主干网络，以满足通讯信息，构建工业以太网的通信平台，利用PLC控制器，并辅以工业以太网图像监视[6]，实现皮带机电控系统的远程集中监测监控。
3 皮带机控制要求
控制系统具有就地、集控、检修三中工作模式，通过集控室操作台上的转换开关实现各种控制方式。
就地控制，集控系统故障情况下时，集控员解除皮带机联锁，皮带运行方式开关打到就地，皮带机司机就地操作实现启停皮带机，该种情况下，皮带机及其辅机均单机启停。
检修模式，将集控平台的皮带运行方式开关打到检修位置，皮带机司机手动操作按钮启动/停止皮带机，检查皮带机单机运行状况。皮带机运行过程中，不能改变其工作方式。
集控模式，正常情况下，皮带机按逆煤流启动、顺煤流延时停机，并具有闭锁功能，任何一部皮带机故障急停时，该部皮带机停机，上部皮带机及上上部皮带机依次顺序停机。该方式下，报警停机等故障信号自动保持，即一旦发出故障信号，即使维修后故障信号消失，微机内仍保留信号故障记录[7]，按动复位指令可以清除故障记录。
4 使用效果
该技术的探索，避免了传统皮带机误操作造成的皮带机辅机未启动而启动皮带机主电机损坏设备，皮带机的联锁启停避免了下部皮带机急停时上部皮带机继续运行造成的皮带机尾堆煤现象，减少了人工清理皮带道的人工。并且能够根据上位机显示的皮带机故障现象准确判断故障点，有利于及时排除设备事故，减少了皮带机巡检人员。
5 结语
皮带机远程集控技术的探索实践实现了电厂三部皮带机的联锁启停，现场数据采集准确、PLC控制系统相应灵敏、保护完善，该系统采用控制网冗余通讯网络，可通过工业以太网与公司生产控制系统进行通讯，实现各类信息集成与电厂实现信息联通、共享，为电厂实现综合自动化、信息化创造条件。
参考文献：
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作者简介：
张玉莹（1995－），女，山东济南人，英国谢菲尔德大学在读研究生、电气与电子工程专业，因作者在英国，与国内存在时差，故由代联系人徐春香负责投稿，
论文作者:张玉莹
论文发表刊物:《电力设备》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/8
标签：皮带机论文; 皮带论文; 故障论文; 设备论文; 控制系统论文; 系统论文; 上位论文; 《电力设备》2019年第5期论文;