摘要：分析PLC技术在煤矿带式输送机的电控装置中应用的功能要求和具体设计，研究其在带式输送机的调速型液力耦合器、液黏软起动装置、下运盘式制动器中的应用。
关键词：PLC；带式输送机；电控装置
1引言
煤矿带式输送机是煤矿生产中的重要设备之一，在煤矿的采掘、生产、转运和加工的过程中应用较为广泛，具有运输量大、承载能力强、运输距离长等特点，并能适应于较为复杂且恶劣的作业环境之中。而在带式输送机中，电控装置具有控制输送机软启动、停止以及紧急停止、运行速度等功能的装置，并对输送机起到故障保护和预警等作用。在煤矿带式输送机的点控制装置中，PLC（即Programmable Logic Controller）也就是可编程逻辑控制装置，具有编程操作简单、适应性和抗干扰性强、性价比等优点，能够有效提升带式输送机的稳定性、安全性和可靠性。
2 PLC控制系统硬件配置
以某公司所用的KHP124-K型煤矿带式输送机为例，其所用的PLC可编程控制器型号为FX2N系列产品，其主要结构有主机、传感器、操作台等，其安装在输送机控制系统的电控装置内，主要作用是对主机的运行速度进行调节和控制。主机主要包括CPU、输入和输出装置、辅助继电器、数据存储器、计数器等；操作台则由触摸显示屏、信号指示灯和控制按钮开关等组成。在其控制系统中，输入输出装置的基本单元应控制在8～256点的范围内，辅助继电器采用的是3072点的继电器，计数器则为235点的计数器，以实现对带式输送机运行速度的精确控制[1]。
3 PLC控制系统软件设计
3.1 PLC控制系统的软件设计要求
为适应煤矿带式输送机的作业要求，其控制系统的PLC程序设计应能实现以下功能要求：一是PLC程序的设计需满足煤矿运输的实际需求，并适应带式输送机的作业状况和操作方式；二是PLC程序的设计应能使带式输送机的电控装置具有在线监控功能，对设备运行的全过程进行实时监测，当系统出现故障时应能及时排除，确保煤矿运输的质量；三是PLC程序的设计需能满足对带式输送机启动和停止的控制，并能对输送机的启动和停止的程序以及输送机的运行速度进行控制和监测，确保其运行速度符合工艺设计要求；四是PLC程序的设计需要满足对带式输送机进行信息处理和控制的要求，需要采用相应的通讯接口技术，提高煤矿带式输送机的安全性。
综上所述，在煤矿带式输送机的电控装置中应用PLC技术设计，既能对带式输送机的控制系统进行保护和监控，还要提高带式输送机的启停和运行速度，确保其作业精度，并保证其运行的安全性，从而可以实现煤矿带式输送系统的自动化运行和控制，提高煤矿生产的过程的智能化水平。
3.2 PLC控制系统的软件设计
煤矿带式输送机的PLC电控系统由多个子程序组成，其控制装置与调速型液力耦合器进行配合，实现输送机的软启动，并形成多机驱动电机功率自动平衡的闭环调速系统。其子程序主要有参数设置程序、输入口扫描程序、启动程序、运行监控程序、停车程序等，其中参数设置是通过触摸屏进行的，完成设置后与PLC通讯把参数设置到PLC内的存储器中。输入口扫描程序则是在PLC通电后由于输入口的状态信号不正常而引起软件闭锁，此时输送机不起动，需要根据操作台面板上的指示信号进行故障原因查找和排除；在输送机的正常运行过程中，PLC程序还对用户程序进行循环扫描，并检查其是否有故障信号或控制指令的输入，检测张力信号，而且通过对电动机电流值的检测来自动调节电机功率的平衡，自动调整皮带张紧力值。在正常停车时，输入停车指令后会先对给煤机进行停机，并将输送带上的压煤全部放空，然后依次对主电机，油泵电机进行停机，在带速下降到额定速度的20%时将停闸电机抱闸，完成停车程序。而当系统出现故障或紧急停车时，则需同时对给煤机、各主电机进行停机和紧急抱闸操作，最后将油泵电机停机[2]。
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4 PLC 在煤矿带式输送机电控装置中的应用
4.1 PLC技术在调速型液力耦合器中的应用
在带式输送机中，条塑性液力耦合器是利用液体油作为动力进行动力传递的机械设备，其既能起到调速作用，还能改善动力传递的品质，可以提高电机的起动能力、减少冲击和振动，协调多级分配驱动的负荷分配，并具有节能的优点。利用PLC技术对其进行控制时，首先需要对其控制系统的执行器进行执行命令的预先设定，其次利用PLC技术对带式输送机的运行速度进行控制的原理是，PLC控制系统可以设定和调节调速型液力耦合器的导管的开度大小，通过对导管开度大小的控制来调节输送机中工作液液体的流量大小，从而实现对带式输送机腔内工作油油量多少的控制，以达到控制带式输送机运行速度的目的。由于带式输送机的信号采集大多属于驱动式技术，采集过程较为繁琐，但是利用PLC技术可以大大简化其信号采集过程，而且可以根据带式输送机工作电流数值的大小来对其各个驱动电动机的输出功率值大小进行判断。
4.2 PLC技术在液黏软启动装置制动器中的应用
液黏软启动装置在煤矿带式输送机中起到无极调速功能，其可以提供可调的、平滑的、无冲击的起动力矩，确保大功率电动机空载起动，并减少对机电设备的冲击，可以实现多电机驱动功率的相互平衡，并对输送机起到自动过载保护的功能，满足煤矿进行的防爆设计要求。其工作原理是：此装置安装在带式输送机壳体的主动摩擦片上，其对煤炭运输传递的力矩主要是通过动摩擦片和主动摩擦片之间横向迭加而产生的油膜剪切力，通过对带式输送机的主动摩擦片和动静摩擦片的油膜厚度的调节，可以实现对动摩擦片的运行速度和力矩大小的调节，从而实现其对带式输送机无极调速的功能。带式输送机的电液比例阀具有固定功能，而液黏软起动装置的无极调速功能可以对电液比例阀的间隙进行调节，所以在利用PLC技术对程序进行设计时，应合理利用液黏软起动的开关数量和D/A转换的配置，实现对电液比例阀大小的控制和调节，确保带式输送机的可控软起动功能的实现。
4.3 PLC技术在下运盘式制动器中的应用
在煤矿带式输送机中，下运制动器与水平和上运输送机中的机械摩擦式制动器不同，其是一种制动力沿闸端面作用的制动器，具有惯量小、动作迅速和散热性优良等特点，有效避免在下运过程中出现滚料、飞车、打滑、冒火花等问题。传统的制动模式是首先利用液力或液压等制动方式作为初级制动，在吸收大部分制动能量并降低速度之后，再采用机械制动器进行刹停，而且通常采用块闸式制动器作为二级制动或备用制动，此种传统制动方式的结构较为复杂，且造价较高，应用具有较大的局限性。因此可以得知传统的制动方式最大的缺点是无法控制电动机发电产生的负载力矩，而如果电动机的负载力矩过大就会降低其制动力矩，在电动机转速较快时就容易引发安全事故的发生。而盘式制动装置则具有液压制动的优点，且利用PLC技术进行程序设计，可以实现对电动机转速的有效调节，在进行制动时，控制器可以通过转速传感器输入的转速信号，经控制内部电路放大整形之后送入微处理器，经过运算之后对电液比例阀进行自动调节，将输送机的制动减速度控制在合理的范围之内，实现输送机从制动初始转速制动至零的平稳制动过程，而且还具有自动补偿制动闸磨损的功能呢，确保制动过程的安全性和可靠性。
5结语
煤矿带式输送机电控装置的稳定性是决定带式输送机正常运行的重要保障，将PLC技术应用在其点控制装置中，可以满足煤矿运输的实际需求以及输送机的运行工况和操作方式等要求，并能对输送机的运行过程和故障情况进行监控和自动处理，实现输送机的软启动和正常与紧急停机等自动控制，通过信息处理与控制，提高输送机运行的安全性。其在煤矿输送机中的主要应用于调速型液力耦合器、液黏软起动装置制动器、下运盘式制动器等，可以提高带式输送机的安全性和稳定性，确保煤矿带式输送机安全运行，随着PLC技术的不断发展，其在煤矿安全领域中的应用会越来与广泛。
参考文献：
[1] 李长海.PLC在煤矿带式输送机电控装置中的设计与应用[J].山东煤炭科技，2014（4）：135-136.
[2] 杜明兵.PLC在煤矿带式输送机电控装置中的设计与应用初探[J].中国科技投资，2016（34）.
论文作者:马旋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/13
标签：带式输送机论文; 煤矿论文; 装置论文; 输送机论文; 程序论文; 电控论文; 控制系统论文; 《电力设备》2017年第31期论文;