探究皮帶機運輸系統(tǒng)全方位無線控制自動化技術

呂子明

【摘 要】隨著科學技術的快速發(fā)展，煤礦井下帶式輸送機也向著大功率、長距離、高速率的方向發(fā)展，自動化集中控制技術逐步運用到皮帶運輸中，減少現(xiàn)場操作人員工作壓力，并通過系統(tǒng)網(wǎng)絡實時監(jiān)測子系統(tǒng)的運行狀況直接進行操作控制，還可提供實時數(shù)據(jù)和統(tǒng)計分析報表，為管理者決策提供依據(jù)，極大的提高了礦井生產(chǎn)效率。

【關鍵詞】皮帶機；運輸系統(tǒng)；無線控制；自動化技術

煤礦井下煤炭的運輸，在煤礦井下生產(chǎn)中占據(jù)主要地位，帶式輸送機是煤礦生產(chǎn)中非常重要的運輸設備，它能否安全高效運行，直接決定礦井的經(jīng)濟效益。老式帶式輸送機控制系統(tǒng)采取單臺皮帶輸送機獨立控制開停，操作人員多，勞動強度大，運行效率低。自動化集中控制技術的應用，操作人員數(shù)量減少，勞動強度得到有效減輕，提高了工作效率，在煤礦皮帶運輸系統(tǒng)中得到廣泛應用。

1.自動化集中控制系統(tǒng)概述

可編程邏輯控制器簡稱PLC，它利用數(shù)字運算的原理實現(xiàn)對操作的控制。該系統(tǒng)由地面的控制中心和井下的皮帶運輸兩部分組成。操控整個控制系統(tǒng)的是地面控制中心的綜合操作臺，主要以自動和手動兩種控制方式工作。自動控制是通過控制中心的操作臺發(fā)出控制信號，控制器在接收信號后根據(jù)得到的指令完成皮帶運輸機開機、運行和關機工作[1]。自動控制還可以對井下設備進行實時監(jiān)控，其中包括對電機功率、電機三相電流和電機運行狀態(tài)監(jiān)控，并將監(jiān)控情況及時向控制中心反饋。這樣，控制中心就能夠及時發(fā)現(xiàn)設備在運行過程中的故障，并對故障進行處理，確保生產(chǎn)過程的安全進行。而手動控制則是對自動控制進行補充，在自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，對設備實施手動操控，以便及時應對突發(fā)狀況。井下的皮帶運輸控制分站則是執(zhí)行控制中心指令的終端控制器。井下皮帶運輸控制分站在接收到控制中心指令之后，根據(jù)相應的指令，對皮帶運輸機進行相應操控。井下皮帶輸送機數(shù)量較多，這些皮帶運輸機通過PLC控制系統(tǒng)的通信接口進入礦井的控制網(wǎng)。控制網(wǎng)把每一個皮帶運輸機的運行情況反饋給控制中心，控制中心把這些數(shù)據(jù)進行收集處理，進而對整個礦井的皮帶運輸實現(xiàn)自動化控制[2]。

另外，皮帶運輸?shù)谋O(jiān)控系統(tǒng)主要控制的是主煤流皮帶運輸機，配備有相應的打滑、防跑偏、撕裂等相應的皮帶保護措施，實時監(jiān)測皮帶的運行狀況。通過對皮帶的搭接、運行、煤倉和煤位的信息進行分析，實現(xiàn)皮帶運輸機的自動化控制，降低輸送帶空帶運行的時間，提高整個系統(tǒng)的運行效率和運行可靠性。

2.PTMS-01系列無線溫度在線監(jiān)測預警系統(tǒng)

PTMS-01系列無線溫度在線監(jiān)測預警系統(tǒng)（以下簡稱PTMS-01系統(tǒng)），有效的解決電機內(nèi)敏感點無法實時監(jiān)測的難題。

PTMS-01系統(tǒng)工作原理：PTMS-01系統(tǒng)主要由無線溫度傳感器、無線測溫通信終端、測溫數(shù)據(jù)管理中心和管理工作站四部分組成。其基本原理是：利用高精度接觸式無線溫度傳感器“零距離”采集敏感點處的溫度值，將溫度值轉(zhuǎn)換為無線信號發(fā)送至測溫通信終端，再通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路把無線信號再還原為數(shù)字溫度信號，通過485輸出端口把數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)管理中心。數(shù)據(jù)管理中心一般是有一臺專用的服務器，通過專業(yè)的數(shù)據(jù)庫形式，把各電機的溫度信號集中采集和存儲。

PTMS-01系統(tǒng)技術特點：（1）實時性：溫度采集時間間隔可以按秒級設定，保證數(shù)據(jù)的記錄、分析及時準確，為設備檢修、生產(chǎn)調(diào)度等提供可靠依據(jù)。（2）低功耗：采用高效鋰電池供電，保證可靠運行5年以上。（3）準確性：測量精度可達±1℃，測溫范圍：-40 ℃～+125 ℃。（4）系統(tǒng)性：可與電力系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)融為一體，擴充現(xiàn)有系統(tǒng)功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，便捷管理。（5）安全性：采用耐高溫、阻燃防氧化、抗摔、絕緣等材質(zhì)制作，等電位、單點、絕緣安裝，與動靜觸頭結合點的距離小于10cm沒有任何連接導線，方便安裝維護，且系統(tǒng)具有極高的安全可靠性。系統(tǒng)操作采用圖形化界面，可以直觀顯示各個電機的線路分布圖和設備接線圖，以及各測溫點的溫度曲線等。

3.無線通訊控制與PLC集中控制應用結合

PLC 集中控制方式是通過傳感器、信號器等來實現(xiàn)有線傳輸控制，其優(yōu)點是抗干擾能力強、可靠性高、適用面廣，該控制方式在現(xiàn)代煤礦企業(yè)中應用廣泛，目前很難有其它控制方式可以替代。PLC 集中控制使用在皮帶機運輸系統(tǒng)中時，會安裝不同間隔距離的傳感器、信號器，檢修工在它們之間進行巡檢時，就處于操作盲區(qū)，存在安全死角。如何克服PLC自動化控制系統(tǒng)的這種缺陷呢？嘗試采用無線通訊控制與之相結合的方法來實現(xiàn)全方位無死角控制。無線通訊控制在井下這個特殊的工作環(huán)境中應用大多只停留在無線通話上，但和PLC控制系統(tǒng)結合運用，效果卻非同一般。

以山東世紀機電有限公司生產(chǎn)的ZBJW-Z主機來說明無線通訊控制系統(tǒng)的應用原理。ZBJW-Z 主機屬于本安型電氣設備范疇，非常適合煤礦井下特有的生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)境，它發(fā)射功率小、抗干擾能力強，且具有較大的信道容量，可以通過礦井檢修、巡檢人員隨身攜帶的控制終端———手持機電臺，加上另外在運輸系統(tǒng)空間敷設的泄漏電纜，接收手持機通訊、操作信號，實現(xiàn)通話、操作的基本功能。在安裝調(diào)試初期，將ZBJW-Z主機通過PLC控制系統(tǒng)主機的接線腔，接入127V交流電源，ZBJW-Z主機內(nèi)的J1、J2任意選擇一個端子采用與門方式接入電動機控制開關的主控節(jié)點，J3、J4等其他節(jié)點接入各保護（可以和原 PLC 系統(tǒng)接入保護或門接入）。泄漏通訊主機通過PLC主機引入12V直流電源，通過同軸泄漏通訊電纜接于皮帶機運輸系統(tǒng)的預敷設泄漏通訊電纜，接好后，測得芯線與屏蔽層之間有12V電壓即可。敷設的泄漏通訊電纜在800～1200m 后，接入第一個中間放大器，以后每隔 400m 接入第二個放大器，安裝時注意銘牌右側“A”朝向機頭即可[3]。這樣匹配安裝完成后，最大特點是可以通過控制按鍵，實現(xiàn)開、停皮帶機，并對皮帶機進行急停閉鎖，只有發(fā)送信號的本機解鎖后皮帶機才能重新啟動開車。

另外在中控臺設置的基站操作臺將按鈕打到“對講”狀態(tài)，按下主機送話器的開關，可以實現(xiàn)所有手持機電臺同時響應，并可以發(fā)話給某手持電臺回話，其余手持電臺不插話；而將按鈕打到“監(jiān)聽”狀態(tài)時，手持電臺之間可以進行通話交流，主機只能監(jiān)聽；待手持電臺間通話完畢，在監(jiān)控畫面下，按“確定”鍵，將漏泄通訊狀態(tài)切換回“對講”狀態(tài)。手持機電臺的具體控制方法：將手持電臺背面的開關打倒“打點”位置，按“打點/通話”即可打點。

4.兩種控制系統(tǒng)結合應用的效益分析

4.1經(jīng)濟效益

以井下采區(qū)為例，需安裝皮帶機10部，兩種控制方式結合應用后，每班可減少皮帶機司機 10 人，按照每人月工資 5000 元計算，一個采區(qū)年節(jié)約180萬元，全礦4個采區(qū)年節(jié)約 720 萬元。

4.2安全及其他效益

取消了皮帶機司機的崗位，實現(xiàn)了“無人則安”；簡化了巡檢人員工作程序，減少了事故隱患環(huán)節(jié)，降低了皮帶機事故發(fā)生率；PLC 集中控制系統(tǒng)和無線控制系統(tǒng)設備可靠性高，維護方便，工作量較少；杜絕了因為誤操作皮帶機造成的人身或機械事故。

結束語

實踐證明，皮帶機 PLC 集中控制系統(tǒng)與現(xiàn)場無線控制系統(tǒng)相結合的方法在煤礦井下采掘工作面中應用后優(yōu)勢明顯，該系統(tǒng)操作方便、可靠性高、適應性強，提高了工作效率，減少了人員投入，降低了工人勞動強度，是目前國內(nèi)一種較為經(jīng)濟、適用、安全、高效的先進皮帶機運輸控制系統(tǒng)，值得在煤礦井下大力推廣應用。

參考文獻：

[1]郭勇.皮帶機運輸系統(tǒng)全方位無線控制自動化技術[J].安徽科技，2017（9）：52-53.

[2]張軍.礦山自動化控制系統(tǒng)在皮帶運輸中的應用研究[J].世界有色金屬，2017（17）：40+42.

[3]許成敬.煤礦自動化控制技術在皮帶運輸中的應用[J].低碳世界，2018.

（作者單位：兗州煤業(yè)股份有限公司濟寧二號煤礦）