基于CST可控啟動(dòng)的帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

謝四蓮

（湖南人文科技學(xué)院通信與控制工程系 湖南 婁底 417000）

在煤礦的井下原煤輸送系統(tǒng)中，帶式輸送機(jī)是這一系統(tǒng)中的主要運(yùn)輸設(shè)備，帶式輸送機(jī)性能的好壞直接影響到輸煤系統(tǒng)的工作效率。另外一些新型的帶式輸送機(jī)還具有輸送量大、長(zhǎng)距離連續(xù)輸送、運(yùn)行可靠、效率高且易于自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。因此，在帶式輸送機(jī)中采用自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)，不但可以大大提升輸煤系統(tǒng)的工作效率，還能保證生產(chǎn)的安全可靠。然而，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，國(guó)內(nèi)大多煤礦的帶式輸送機(jī)現(xiàn)有的控制系統(tǒng)比較落后，控制功能比較單一，已經(jīng)不能滿足當(dāng)前大型化礦井對(duì)煤炭大輸送量的要求[1]。主要是因?yàn)榕f有的控制系統(tǒng)沒有一個(gè)統(tǒng)一的監(jiān)視和管理平臺(tái)，因此無法施以科學(xué)有效的控制方法。本文所研究的帶式輸煤集中控制系統(tǒng)旨在建立一個(gè)統(tǒng)一的監(jiān)視、管理平臺(tái)，從而對(duì)帶式輸送機(jī)的輸煤過程實(shí)現(xiàn)全方位、高程度的自動(dòng)化控制[3，4]，最終達(dá)到提高生產(chǎn)效率，減少系統(tǒng)故障，保證生產(chǎn)安全的目的，滿足煤礦大型化發(fā)展的要求，能給煤礦帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 系統(tǒng)的組成

帶式輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要由上位機(jī)PLC主站與現(xiàn)場(chǎng)PLC子站組成。上位機(jī)PLC主站功能：（1）與井下多子站PLC的信息交換。（2）遠(yuǎn)程監(jiān)控界面顯示?，F(xiàn)場(chǎng)子站PLC主要功能：（1）現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)控制。（2）現(xiàn)場(chǎng)故障檢測(cè)(帶速檢測(cè)、滾筒溫度檢測(cè)、輸送帶撕裂檢測(cè)等)與處理。（3）帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率平衡與軟啟動(dòng)調(diào)節(jié)器控制。井下子站PLC、井下觸摸屏與遠(yuǎn)程監(jiān)控主站PLC接入PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)[2]組成FCS總線控制系統(tǒng)。帶式輸送機(jī)控制統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 帶式輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

為了實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)軟啟動(dòng)與功率平衡，可采用CST可控啟動(dòng)的方法，通過PLC脈沖輸出控制液力耦合器上勺桿電機(jī)的開度[5-7]，調(diào)節(jié)液力藕合器充油量改變驅(qū)動(dòng)電機(jī)的負(fù)載，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)功率平衡和軟啟動(dòng)。同時(shí)子站PLC將現(xiàn)場(chǎng)傳感器檢測(cè)的報(bào)警信號(hào)傳輸給遠(yuǎn)程控制PLC主站并顯示在井下觸摸屏上。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

2.1 多種控制方式

控制方式包括單臺(tái)、集控、檢修、點(diǎn)動(dòng)四種，使系統(tǒng)操作靈活、可靠。

2.2 多種流程選擇

流程選擇在自動(dòng)方式下，可根據(jù)工藝選擇運(yùn)輸流程，膠帶啟動(dòng)按逆煤流方向，正常停機(jī)時(shí)，根據(jù)膠帶速度、長(zhǎng)度延時(shí)停車，將皮帶上的物料拉空后方可停止膠帶機(jī)的運(yùn)行，避免下次壓料開機(jī)。故障狀態(tài)下，及時(shí)將故障在監(jiān)測(cè)點(diǎn)聲光報(bào)警，同時(shí)將故障點(diǎn)后皮帶機(jī)停止。

2.3 可控起動(dòng)

裝有線性、可控制的起動(dòng)傳輸裝置(controlled start transmission，簡(jiǎn)稱CST)是一種新型的機(jī)電一體化軟起動(dòng)系統(tǒng)，它帶有電液反饋控制以及齒輪減速器，并在低速軸端有濕性離合器。CST可控起動(dòng)裝置是集減速、離合、調(diào)速于一體的傳動(dòng)裝置。通過CST可控起動(dòng)裝置內(nèi)部的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)以及電液控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的軟起動(dòng)與功率平衡。在煤礦生產(chǎn)中所使用的一般都是大型的帶式輸送機(jī)，它的起動(dòng)過程是個(gè)加速過程，在加速過程當(dāng)中，輸送機(jī)中的膠帶會(huì)因?yàn)榘l(fā)生粘彈性變形而產(chǎn)生動(dòng)張力。當(dāng)帶速越高、起動(dòng)時(shí)間越短時(shí)，起動(dòng)加速度與輸送帶粘彈性變形就越大，動(dòng)張力也越大，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)損壞輸送帶與其它元部件。采用CST可控起動(dòng)傳輸技術(shù)，可使輸送帶起動(dòng)時(shí)初張力大幅下降，從而保證輸送帶不打滑。

2.4 報(bào)警功能

啟、停前的語音報(bào)警、故障類型語音報(bào)警、超限語音報(bào)警。

2.5 數(shù)據(jù)顯示、存儲(chǔ)

信息處理功能人機(jī)界面友好，操作靈活方便，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)能夠直觀動(dòng)態(tài)模擬，可為操作員最大限度地提供各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)，設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)（故障率、故障時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間等）在計(jì)算機(jī)內(nèi)按月刷新，存儲(chǔ)1年并能打印。

2.6 圖像監(jiān)視功能

在計(jì)算機(jī)屏幕上，可動(dòng)態(tài)顯示主電機(jī)電流、帶速等，以及主電機(jī)、皮帶張緊、耦合器執(zhí)行器位置狀態(tài)、制動(dòng)閘等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，還有拉線、跑偏、堆煤、縱撕、超溫等皮帶機(jī)的故障保護(hù)以及電機(jī)啟動(dòng)器故障、制動(dòng)閘故障等。

2.7 實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)功能

系統(tǒng)采C/S模式和Internet/Intranet瀏覽器技術(shù)，同時(shí)允許無限個(gè)客戶在任何地方通過互聯(lián)網(wǎng)訪問服務(wù)器 （操作員站），隨時(shí)了解、掌握帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的生產(chǎn)情況。

3 CST可控啟動(dòng)

CST是一種新型的機(jī)電一體化軟起動(dòng)系統(tǒng)，它帶有電液反饋控制以及齒輪減速器，并在低速軸端有濕性離合器。CST可控起動(dòng)裝置是集減速、離合、調(diào)速于一體的傳動(dòng)裝置。通過CST可控起動(dòng)裝置內(nèi)部的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)以及電液控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的軟起動(dòng)與功率平衡，基于PLC的流程圖如圖2所示。

圖2 CST可控制啟動(dòng)裝置PLC控制流程圖

4 結(jié)論

該系統(tǒng)通過實(shí)踐證明，具有智能化程度高、使用方便快捷、安裝操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，在礦井和巷道等惡劣環(huán)境下運(yùn)行良好，得到了用戶的好評(píng)。實(shí)現(xiàn)了對(duì)井下帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的可控啟動(dòng)，取得了安全生產(chǎn)、節(jié)能降耗、提高效率和推動(dòng)現(xiàn)代化礦井建設(shè)的良好效果。

［1］劉煒等.基于Profibus-DP總線的帶式輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)[J].煤礦機(jī)械,2008(4).

［2］鄭曉亮,祝龍記.煤礦帶式輸送機(jī)智能控制保護(hù)系統(tǒng)[J].煤礦機(jī)械, 2008(2).

［3］王思文,等.基于PLC的帶式輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤炭科技, 2008(2).

［4］郭秀麗,李世厚.通用型皮帶運(yùn)輸機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)[J].四川工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2001(3).

［5］靳震中.礦用膠帶輸送機(jī)集中控制監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用[J].河北煤炭, 2008(3).

［6］Wu Li,YangZheng,DongXinfa.The Design and Research of Belt Transport System Based on PLC[J].2010 International Conference on Advances in Energy Engineering,2010.

［7］Jianmin Zuo.Hydraulic and Pneumatic Transmission[J].Beijing: Mechanical Industry Press,2007.