基于PLC的運輸破碎運行方式改造

鄭惠龍

（霍州煤電集團汾河焦煤股份有限公司億隆煤業(yè) ，山西 洪洞 031600）

1 工作面概況

億隆煤礦工作面有一部重型皮帶輸送機和配套破碎機，輸送機和破碎機屬于獨立的啟停關(guān)系，在正常生產(chǎn)時配套良好，但由于沒有相關(guān)的閉鎖設(shè)計，若破碎機突發(fā)故障停機而皮帶司機不知情的情況下，皮帶機依然正常運行，此時就會出現(xiàn)堆煤，煤流外溢和拉回煤的現(xiàn)象，最終造成了溜煤嘴的堵塞，該故障清理難度高，工作量大，導(dǎo)致皮帶和破碎機長時間無法啟動，在增加職工勞動強度的同時，直接影響了礦井的原煤生產(chǎn)，因此，需要對皮帶機和破碎機進行連鎖運行，杜絕單一設(shè)備停機造成的嚴重后果[1]。

2 皮帶與破碎機監(jiān)測保護方案設(shè)計

2.1 連接結(jié)構(gòu)

工作面上，采到的大塊原煤經(jīng)過運輸機運輸?shù)狡扑闄C，由破碎機進行破碎以后輸送出工作面，如圖1所示，由于運輸機和破碎機分別由兩個不同的電動機提供動力，因此，若不進行連鎖運行的設(shè)計，則就會出現(xiàn)單一設(shè)備停機后出現(xiàn)的嚴重后果。

圖1 皮帶運輸機與破碎機工作方式

2.2 運行時的故障分析

帶式輸送機運行過程中會發(fā)生的故障主要有以下幾種[2]：①皮帶斷帶；②驅(qū)動電機故障；③皮帶打滑；④縱向撕裂，等等。輸送機的故障信息以及安全隱患進行了分析之后發(fā)現(xiàn)，當工作過程中發(fā)生了不正?，F(xiàn)象，如果任由這種不正常現(xiàn)象持續(xù)可能會造成機器故障的產(chǎn)生。

破碎機在運行中可能會因為驅(qū)動電機的故障等發(fā)生停機，破碎機的停機和輸送機的停機造成的后果是完全不一樣的，由于沒有連鎖設(shè)置，破碎機停止運行，皮帶司機如果沒有及時發(fā)現(xiàn)后關(guān)閉皮帶，那么皮帶就會源源不斷的將原煤塊運輸?shù)狡扑闄C處，此時破碎機處就會發(fā)生堆煤、煤流外溢等，而且這種故障的清理難度大，時間長，在沒有清理結(jié)束的時候，采煤是不能進行的，這會極大地降低原煤的開采效率。

2.3 改造方法

為了能及時的檢測到皮帶機和破碎機的運行情況，采用一些特定的傳感器，它們能夠監(jiān)測電動機的溫度、皮帶的運行速度、破碎機的運行狀態(tài)等，當一臺設(shè)備發(fā)生故障的時候，及時停機，保護另外的一些配套設(shè)備，防止故障的擴大化，對PLC的程序進行改造，使輸送機和破碎機能夠連鎖運行，通過特定的程序進行啟動和停止，確保發(fā)生故障時能把影響減到最小。

3 監(jiān)測控制微系統(tǒng)搭建

3.1 PLC的選型

本系統(tǒng)中是以PLC為控制中樞，通過傳感器進行數(shù)據(jù)的采集，并利用一定的通訊協(xié)議進行數(shù)據(jù)的傳輸[3]。通過PLC對所采集回來的數(shù)據(jù)進行分析判斷并作出下一步指令，指令到達執(zhí)行機構(gòu)進行工作。整個工作過程可以通過服務(wù)器端進行查看和監(jiān)測。核心控制器PLC根據(jù)具體情況選擇AB公司的Micro850系列的型號為2080-LC50-48QWB，其支持24v直流電供電，并且有28路24v直流電壓輸入以及20路繼電器輸出。本身還包含五個拓展口，這些接口可以外接I/O模塊或者通訊模塊等等，完全可以保證整個系統(tǒng)的信息處理。

3.2 傳感器的選型

根據(jù)輸送機的工作環(huán)境進行相應(yīng)的傳感器進行選型。①溫度傳感器選擇型號為GWD100這個可以滿足井下特殊的工作環(huán)境；②堆煤傳感器選擇型號為GUJ30,安裝在特定位置可以檢測堆煤事件的發(fā)生；③煙霧傳感器選擇型號為KGQ-1，可以檢測工作環(huán)境的煙霧濃度；④速度傳感器選擇型號為KG5007A，可以作為皮帶的打滑以及超速的監(jiān)測裝置；跑偏傳感器選擇型號為GEJ30，可以檢測皮帶工作過程中的運行情況；⑤撕裂傳感器選擇型號為GVD1200，為本質(zhì)防爆安全型，可以滿足煤礦對設(shè)備的安全要求；⑥瓦斯傳感器選擇型號為GJC4/100，精確地濃度測試完全滿足當前的需要；⑦關(guān)于電流電壓的數(shù)據(jù)監(jiān)測，采用模擬量就可以進行數(shù)據(jù)的采集監(jiān)測[4]。

4 軟件設(shè)計

將變頻器運行返回點與破碎機開關(guān)的運行返回點連接，通過程序控制皮帶操作臺里的延時繼電器，使破碎機、變頻器、風(fēng)機實現(xiàn)一鍵啟動，破碎機先運行3s后，風(fēng)機啟動，風(fēng)機全部啟動后變頻器啟動，停機時，正好相反，皮帶停止后破碎機3秒后才會停轉(zhuǎn)，如果中間破碎機突然停止運行，皮帶也第一時間停止，從技術(shù)上杜絕了煤流外溢現(xiàn)象的發(fā)生，既方便了職工操作，同時創(chuàng)造了設(shè)備安全運行的環(huán)境，編程軟件使用與Micro850系列PLC配套的Connected Components Workbench，這個軟件內(nèi)置了PLC的編程環(huán)境以及在線調(diào)試的功能，配置了多種通訊方式和PLC進行連接[5]。Connected Components Workbench在與PLC通訊時需要配合RsLINX進行數(shù)據(jù)連接。程序流程圖如圖2所示。

圖2 主程序和保護子程序流程圖

5 結(jié) 語

本次改造中，通過傳感器對皮帶和破碎機進行監(jiān)測，得到其運行狀態(tài)的實時數(shù)據(jù)，通過處理器PLC的處理，當單一設(shè)備出現(xiàn)故障時，及時切斷，減小了故障引起的后果，有效解決了配套設(shè)備連鎖統(tǒng)一運行的問題，減少了事故的發(fā)生，增加了工作面的原煤開采量，并且方便了人員操作。