摘要：皮带运输机作为一种常见的连续运输物料的机械，广泛应用在工业生产，尤其是矿业生产中。在皮带运输机运行过程中，可能会出现各种故障——如跑偏、撕裂、堆煤、打滑和过热等，这些故障可能给实际生产带来各种经济上、甚至人身安全上的损失，小的故障也可能影响生产的连续性。因此及时发现这些故障十分重要。本文研究设计了基于PLC的皮带运输机控制系统，对该控制系统的功能进行了详细的分析。
关键词：皮带运输机；PLC；控制系统
1皮带运输机控制系统控制功能
（1）顺序启停：按照物流方向，系统从下游皮带机开始自动顺序启动，而顺序停止则是从上游皮带机开始。启动和停止过程都要求有一定的延时时间。启动延时的时间，与皮带机的驱动电机的容量有关。一般来说，电机的容量越大，启动延时的时间越长。根据运行经验，运输机的启动延时应达到如下范围：32kw的皮带运输机——不小于3s；75kw以上皮带运输机——不小于5s。停止延时主要是为了使皮带运输系统在停止时物料运输完毕，完成本次运料的工作，防止皮带机上存料存煤，尽量保证皮带机空载停机。停止延时时间设置和皮带机的运行速度和运输长度有关。根据上文皮带机的相关技术参数，设置停止延时时间15s。
（2）手动启停：在皮带运输系统使用期间，难免会发生各种故障需要进行检修和测试。此时，要使运输系统中的单台皮带可以独自正转或反转而不联锁其他皮带机动作。设置皮带运输系统工作模式选择按钮，即手动启停模式选择按扭，选择手动模式后，可以就地控制单台皮带运输机的启动和停止。再设电动机正转和反转选择按钮，以使皮带机正向反向均可运转。
（3）故障监测与报警：在系统运行过程中，若某台皮带机发生故障，则发生故障的皮带机和其上游的皮带机均立刻停机，并发出报警信号、相应故障灯闪烁，其下流的皮带机15s后停机。若发生火灾（烟雾报警），则全线皮带机均立即停机，发出声光报警信号，且启动洒水装置。
2控制系统硬件选型与设计
（1）传感器选型
传感器是首先感受被测量物体的信息，然后把接收到的信息用一定方式转变成电信号或者其他形式的信息传输出去，来满足信息的传输、处理、显示、记录、存储和控制等要求的一种检测装置。
基于PLC的皮带运输机控制系统采用跑偏开关（Belt Sway Switches）来监测皮带跑偏量，从而使在皮带出现跑偏的情况下自动报警和停机，跑偏开关的种类有三种，效果最好的是地址编码型；采用DB-100型皮带撕裂开关对皮带纵向撕裂故障进行监测；选用KGU-1型堆煤传感器检测是否发生堆煤故障，堆煤传感器用于皮带机头煤位保护，设在两皮带之间、皮带机尾处，当皮带机尾的煤没有及时运出，在机尾煤位极限位置，堆煤时触杆受动作力作用，一旦转动到的角度达到限定值时，此时传感器发挥作用，促使PLC接到电信号，从而使皮带运输机停机，动作角度：20°±3°，动作力：≤9.8N；采用KGN1-1型烟雾传感器，其输出0/5mA的开关量信号，红色LED电源指示，报警时闪烁。当检测到的烟雾浓度超过设定值时，进行声光报警，并启动洒水装置对主滚筒降温灭火；采用亿莱达电气有限公司生产的ED125型急停开关；选用HE-205红外温度传感器检测温度，温度传感器主要检测的是驱动滚筒电机的温度，故一般在驱动装置和传动滚筒附近。HE-205红外温度传感器可选配二次仪表，但本设计只需采集到温度即可，无需显示出来增加成本。
（2）PLC选型
PLC因为其性能的可靠、接线的接单、维护的简易、性能的先进已在各个工业自动化领得到了广泛的应用。本设计选用德国西门子公司生产的可编程程序控制器，其在我国已经得到了广泛的应用。本系统只需控制三台皮带机，所以选用了西门子S7-200系列小型PLC。这个类型的PLC器件，是西门子公司下使用率较高的产品，因为其性价比较高，在相对便宜的价格之下，有着较高的扩展性与功能性。
（3）CPU模块的选择
本系统采用的CPU模块为CPU-226，它集成了2个输入，1个输出共3个模拟量输入输出点；24个输入，16个输出共40个数字量输入输出点，最多可连接7个扩展模块。
设计系统PLC的具体接线图如图1所示。
图1 PLC I/O接线图
3.皮带运输机控制系统程序设计
系统总体控制的流程图如图2所示，系统故障的处理流程如图3所示：
图2 系统控制程序流程图
图3 系统故障处理程序流程图
传感器检测到个参数的变化之后，将电信号传递至PLC，PLC内部的逻辑控制电路起作用，根据故障的位置、类型，亮起相应的故障指示灯。一旦出现上述事故的某一种，PLC接收到变化信号之后，故障机与其上游的皮带机均停机，在上游皮带机停机25秒之后，下有皮带机停止运行。皮带机上方布置的洒水装置在电机超温报警之后，会立即自动开启。工作人员进入现场排查故障时，应该先手动将报警信号解除；在问题处理完毕之后，对相应设备进行复位，此时，故障指示灯自动熄灭。
结束语
矿业井下皮带机运输系统是生产过程中的主要环节，为了提高其安全性，使其高效运行，所以设计以PLC为核心设计皮带集中控制系统，完成皮带机的启停和报警控制。本系统具有许多传统控制系统无法比拟的优点，安全可靠，运行良好，它对现有矿业企业自动化管理的发展具有重要的意义。
参考文献
[1]吴瑞清.输送带输送机的国内外发展趋势[J].煤炭技术,20146): 23-26.
[2]王波.基于PLC的矿用皮带运输机集控系统的开发与研究[D].太原理工大学，2016.
论文作者:孟宪禹
论文发表刊物:《基层建设》2018年第31期
论文发表时间:2018/12/17
标签：皮带论文; 运输机论文; 故障论文; 皮带机论文; 控制系统论文; 系统论文; 传感器论文; 《基层建设》2018年第31期论文;