摘要：主要论述和分析了带式输送机在实现自动化控制技术方面的设计原则与实现策略，在部分控制当中引入了人工智能技术的应用，通过论述证明其具有一定实用价值。
关键词：带式输送机；自动化控制；设计原则；实现策略
随着科学技术的发展，现代化的带式输送机已经广泛应用在了机械制造、化工合成、能源生产等领域，推动着我国工业水平的进步。当前，带式输送机作为工业环境下不可或缺的角色，如何适应不断提升的工业生产需求成为了业内广泛关注的问题。自动化控制技术应用于带式输送机系统，能够大大的提升生产效率、降低人力耗费、减少运行成本具有巨大的优势，因此这也成为了一个研究热点。
图1 带式运输机
1.控制系统的技术设计原则
1.1技术先进性
技术先进性是现代带式输送机设计的首要原则，只有足够先进的机器才能满足人类社会日益增长的生产需求，才能更好的服务于大众。带式输送机先进性要求包括：智能监督机制、数据自动分析、统一系统控制、自动功能调节等。
1.2 技术可靠性
技术可靠性是现代带式输送机的基本性能要求，机器的工作要具备有保障的生产能力，安全性、稳定性。带式输送机先进可靠性要求包括：质量可靠、自动控制系统稳定、具备应对突发情况的能力等。
1.3 控制稳定性
控制稳定性，主要指带式输送机的自动控制系统，在面对外部信号干扰时能够依然保持原有的工作稳定性，安全性，控制系统是现代带式输送机的核心所在。
2.控制系统优化理论的实现
2.1优化控制
闭环控制系统中输出信号被反馈至输入环节，通过与给定输入产生的误差对系统进行连续调节，不断修正输入值以保证输出的稳定性。在带式输送机自动控制系统电气控制中的闭环系统有很多。例如动力电机的输出功率控制系统。由于皮带上的负载是不断变化的，则电机的功率也随之变化，而皮带的运行稳定性却要得到保证。因此，恒定的电机功率无法满足其运行要求，这就使得动力电机的功率动态调节在实现精确输出力与节约电能时显得极为重要。PLC内部的控制算法程序是这一控制过程的核心，其中控制算法极其多样，包括模糊控制算法、神经网络控制算法、粒子群优化算法等等，而在实际应用当中最常用的还是PID算法。PLC输入环节给定技术参数，如压力反馈信息，在CPU读入输入信号后，通过算数运算与放大处理将输出电流信号传送至电机设备，从而作用于执行结构使动力机构开始运行工作，电机的转速信息通过检测装置实时反馈至输入环节，并与给定输入产生误差，CPU根据内部存储的PID算法程序对误差进行运算并重新得出输出电流值，通过指导电机进行动态功率补偿而保证电机运行速度负荷设定值。闭环控制在代式输送机生产中的应用主要集中在控制要求较高的设备上，PLC在实现控制功能的过程中处于核心地位。
2.2智能控制
传统的PID算法鲁棒性强，适应性好，成本低廉，是机电控制当中使用最为广泛的技术，然而在某些控制领域PID算法的缺点是十分明显的，例如对某些工业回路开关的控制，其精度和速度是无法满足要求的。智能控制基于大量的智能优化算法如：粒子群算法、遗传算法、灰狼算法、蚁群算法等通过提升控制系统的快速响应能力和控制精度，克服了PID存在的缺陷，为提升控制系统的整体品质提供了更好的数学理论依据。此外，智能化控制更多的强调了工业系统的全自动模式，许多控制环节被有机的集合在了一起形成一个自动监控自动判断自动调整的系统，摒除了人为的过多干预，不仅提升了生产效率还减轻了人员的劳动量[2]。例如：现代化的带式输送机，在系统控制中，利用总线控制，将分散的子系统控制环节连接到核心计算机，实现了对分布式控制单元的集中监控，大大便利了工作人员的操作，并实现了节能效应。总而言之，随着模糊控制、专家控制、等智能控制方法的研究不断深入，生产线中机电一体化节能控制的模式必将朝着智能化方向转移。
2.3故障诊断
受复杂的工业环境影响，机电控制系统设备的故障诊断一直以来都是行业内广泛存在的难题，智能化技术的应用为这一问题提供了更多选项，例如人工神经网络的利用。人工神经网络是一种分布式并行信息处理的算法模型，以BP神经网络为例，其结构类似于人类的大脑神经网络，基本BP神经网络由输入层、中间层、输出层构成，输入层节点数与输入变量对应，中间层神经元相当于激活函数，输出层与输出变量对应，网络算法采用误差反向传播算法。将BP神经网络应用到电气设备故障检测时首先将可能导致某一故障发生的诱导因素作为输入变量而故障发生情况作为输出，例如，带式输送机的故障因素包括环境湿度、绝缘油品质、运行温度等，将这些参数量化统计作为网络输入，而带式输送机故障发生时的运行参量作为输出，建立一个故障诊断神经网络，然后基于大量的历史运行数据对网络训练以更新各神经元阈值最终建立起一个带式输送机的故障动态预测模型[3]。当某一输入发生剧烈变化时模型便会输出可能的故障情况，为技术人员提供参考，这不仅减少了人工故障排查工作量，还从数学理论的角度缩小了故障检查的范围，提升了故障判断的准确性，因此，智能化技术大大提高带式输送机机电设备故障诊断的效率，为自动控制系统安全稳定运行提供了保障。图2为一个基本BP网络的模型。
图2 PB神经网络
3.控制系统功能的实现
3.1硬件系统组成
PLC芯片由ROM、RAM、CPU和输入、输出电路组成；采用串行通信模块；芯片型号为MAX485ESA + TG002；电路电压12V，光耦型号TLP532，正常工作时，系统电流6mA；电路采用双直流串联拖动，双电动机同速运转；信号显示模拟盘尺寸1600mm × 900mm；
3.2故障显示模块
在系统操作台上安装1600mm×900mm尺寸的模拟盘，输送机的工作状态由发光管组成的显示器显示。发光管的流动光方向与皮带的运行方向一致，值班人员在远程就可以实时掌握运输机的运行情况。
图3 控制系统基本功能框图
通过对带式运输机的故障类型编号实现对机器故障点的快速定位，保证控制系统的有效性。故障发生时相应的编号在模拟盘角落处的数码管上显示。控制系统的处理方式与对应的故障原因如表1所示。
表1 故障处理方式表
3.3事故报警模块
带式输送机运行中发生故障时，报警系统自动报警，提醒技术人员进行处理。按下报警按钮可以停止报警。当故障原因出现两种以上时，故障编号交替显示。
3.4软件系统组成
带式输送机自动化控制系统的PLC处理器选择FX3U－52，控制系统有9个输入点， 5个输入按钮，1个急停按钮、1个停止按钮和、1个启动按钮，2个电机启动/停止按钮、4个保护开关、4台电动机的接触器由8个输出点控制，4个指示灯与4个保护开关一一对应。
3.5集中控制的方式
设置自动方式、单机闭锁运行、单机解锁运行工作方式，每个方式之间可以实现无干扰切换。
（1）自动方式
以仓库料位为控制信号，实现对带式输送机的启、停、运行自动控制，进而可降低空载运行时间，起到保护设备、节约电能的作用。
（2）单机闭锁运行。
通过单机闭锁系统实现各给煤机与带式输送机的单独启、停。
（3）单机解锁运行
解锁运行方便对设备进行检修和保养。
结论
笔者从故障检测、自我监督、智能控制等方面思考，提出了一些优化带式输送机控制系统的策略，通过论述证明其具有一定实用价值，当然，还有更多的改进空间需要相关学者投入更多的研究精力。
参考文献
[1]张志强.带式输送机自动化控制系统的设计和应用[J].山东煤炭科技,2019(02):155-156+162.
[2]万军.带式输送机自动化控制技术分析[J].内蒙古煤炭经济,2018(07):60-61.
[3]韩兴业.带式输送机自动化控制设计[J].机械管理开发,2015,30(03):71-72+119.
论文作者:吴鲁滨
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/16
标签：带式输送机论文; 算法论文; 故障论文; 控制系统论文; 神经网络论文; 技术论文; 电机论文; 《基层建设》2019年第26期论文;