PLC 控制技術(shù)在煤礦皮帶運(yùn)輸機(jī)皮帶保護(hù)中的應(yīng)用

苗兵兵

（山西西山煤電股份有限公司西銘礦，山西 太原 030052）

引言

隨著煤礦開采深度的不斷提升，特別是在煤礦轉(zhuǎn)型升級(jí)的背景下，如何更好地提升煤礦生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性非常關(guān)鍵。皮帶運(yùn)輸機(jī)作為整個(gè)煤礦生產(chǎn)的要害環(huán)節(jié)，如何更好地保證皮帶運(yùn)輸機(jī)的整體工作實(shí)效非常關(guān)鍵。因此，對(duì)PLC 控制技術(shù)在煤礦皮帶運(yùn)輸機(jī)皮帶保護(hù)中的應(yīng)用進(jìn)行分析有著較為重要的意義。

1 PLC 控制技術(shù)在煤礦皮帶運(yùn)輸機(jī)皮帶保護(hù)中的應(yīng)用原理

PLC 控制技術(shù)屬于可編程邏輯控制器，主要是為了采取工業(yè)控制的方式而制造的軟件，PLC 控制系統(tǒng)如圖1 所示。

圖1 PLC 控制系統(tǒng)

PLC 控制技術(shù)在使用的過程中，主要采用的工作模式是順序掃描、反復(fù)循環(huán)的方式，也就是在PLC控制技術(shù)運(yùn)行的過程中，CPU 會(huì)按照用戶設(shè)定的程序進(jìn)行工作，根據(jù)指令開展周期性循環(huán)掃描，如果沒有出現(xiàn)跳轉(zhuǎn)指令，則按照順序進(jìn)行執(zhí)行，直到所有的程序完成，在全部完成之后，進(jìn)入到第一條指令。在每次掃描的過程中，還需要將輸入信號(hào)采集、輸入狀態(tài)刷新等。PLC 控制技術(shù)在一個(gè)掃描的周期內(nèi)，主要需要完成三個(gè)階段的工作，分別為輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新等。在采樣的過程中，通過采取掃描的方式，將所有的數(shù)據(jù)全部輸入程序中，特別是輸入數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的操作狀態(tài)，需要全面精準(zhǔn)。當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式輸出，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作[1-3]。

2 PLC 控制技術(shù)在煤礦皮帶運(yùn)輸機(jī)皮帶保護(hù)中的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 皮帶跑偏保護(hù)中的應(yīng)用

從當(dāng)前皮帶運(yùn)輸機(jī)的使用情況來看，較常出現(xiàn)皮帶跑偏的問題，在出現(xiàn)了跑偏的問題后，不僅會(huì)給皮帶運(yùn)輸機(jī)部件產(chǎn)生損壞，也會(huì)威脅井下工人的施工安全[4]。為了嚴(yán)防跑偏事故的發(fā)生，可以將PLC 控制技術(shù)應(yīng)用到其中。圖2 為PLC 控制技術(shù)防跑偏開關(guān)，在使用時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將開關(guān)安裝到皮帶運(yùn)輸機(jī)的兩側(cè)，主要目的是在皮帶兩個(gè)方向出現(xiàn)了跑偏事故后，均可以取得較好的保護(hù)效果。圖2 中a 是開關(guān)處于正常的工作狀態(tài)，在皮帶出現(xiàn)了跑偏事故后，皮帶由于跑偏，會(huì)觸碰開關(guān)把手，則開關(guān)會(huì)進(jìn)入到圖2 中b 的狀態(tài)，在把手動(dòng)作之后，開關(guān)內(nèi)常開點(diǎn)會(huì)進(jìn)入閉合狀態(tài)。PLC 控制技術(shù)在防止皮帶跑偏保護(hù)時(shí)，工作原理如圖3 所示。

圖2 PLC 控制技術(shù)防跑偏開關(guān)示意圖

從圖3 可知，在PLC 控制技術(shù)應(yīng)用中，跑偏開關(guān)使用的是常開觸點(diǎn)，所以在正常的情況下，I4.1 處于斷開的位置，Q3.2 則也會(huì)處于斷開的位置，則表明皮帶運(yùn)輸機(jī)處于正常的工作狀態(tài)。在皮帶運(yùn)輸機(jī)出現(xiàn)了皮帶跑偏故障后，則會(huì)導(dǎo)致I4.1 觸點(diǎn)閉合，Q3.2 開關(guān)也會(huì)接通，PLC 則會(huì)有輸出信號(hào)，皮帶運(yùn)輸機(jī)則會(huì)進(jìn)入急停狀態(tài)。在對(duì)回路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，Q3.2 常開點(diǎn)屬于自保點(diǎn)，僅可以在維修人員將故障全部處理完成后，并經(jīng)過確認(rèn)之后，故障復(fù)位按鈕才可以復(fù)位，皮帶運(yùn)輸機(jī)則可以進(jìn)入正常的工作狀態(tài)。

圖3 PLC 控制技術(shù)在防止皮帶跑偏保護(hù)工作原理

2.2 皮帶打滑保護(hù)中的應(yīng)用

從當(dāng)前皮帶運(yùn)輸機(jī)在井下的使用環(huán)境來看，整體的環(huán)境較為惡劣，特別是在采煤工作面和掘進(jìn)工作面，其整體的環(huán)境較差，需要大量的灑水降塵作業(yè)，這就導(dǎo)致皮帶運(yùn)輸機(jī)在工作過程中由于濕度相對(duì)較高，難免出現(xiàn)打滑的問題。若不能及時(shí)處理打滑故障，驅(qū)動(dòng)滾輪和皮帶之間的摩擦系數(shù)會(huì)減小，在長時(shí)間運(yùn)行的過程中，就會(huì)導(dǎo)致接觸點(diǎn)出現(xiàn)過熱的問題，嚴(yán)重情況下可能會(huì)導(dǎo)致皮帶斷裂，甚至?xí)?dǎo)致出現(xiàn)重大機(jī)電事故問題。通過將PLC 控制技術(shù)應(yīng)用到皮帶運(yùn)輸機(jī)中，可取得較好的防打滑效果。圖4 為PLC 控制技術(shù)裝置安裝示意圖。

圖4 PLC 控制技術(shù)裝置安裝示意圖

從圖4 可看出，將磁鐵安裝到皮帶運(yùn)輸機(jī)的后滾筒上，在皮帶運(yùn)輸機(jī)工作的過程中，隨著后滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，磁鐵也會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，通過干簧管開關(guān)、磁鐵和PLC 相互配合的方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶的全面有效打滑保護(hù)效果。

在皮帶防滑保護(hù)過程中，通過將PLC 控制技術(shù)應(yīng)用到其中，正常情況下，皮帶運(yùn)行6 s 后，系統(tǒng)中使用的內(nèi)部定時(shí)器的觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)，因?yàn)楦苫晒荛_關(guān)在使用過程中也處于常開的情況，因此系統(tǒng)處于接通的狀態(tài)，其中使用到的定時(shí)器會(huì)定時(shí)出發(fā)啟動(dòng)指令，若在1.3 s 的時(shí)間內(nèi)，隨著滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，磁鐵會(huì)和干簧管開關(guān)出現(xiàn)正常觸碰一次。若皮帶在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)了打滑的問題，則在1.3 s 的時(shí)間內(nèi)，磁鐵不會(huì)和干簧管開關(guān)觸碰，那么內(nèi)部線圈則會(huì)接通，常開觸點(diǎn)也會(huì)閉合，PLC 則會(huì)有信號(hào)輸出，皮帶運(yùn)輸機(jī)會(huì)出現(xiàn)急停的情況。在PLC 控制技術(shù)中，回路設(shè)計(jì)中的常開點(diǎn)為自保點(diǎn)，工作人員在故障全部處理之后，復(fù)位按鈕會(huì)正常復(fù)位，皮帶運(yùn)輸機(jī)也就可以正常使用。

2.3 皮帶張緊力保護(hù)中的應(yīng)用

隨著皮帶運(yùn)輸機(jī)使用時(shí)間的不斷延長，必然會(huì)出現(xiàn)不同程度的老化問題，導(dǎo)致皮帶在使用的過程中出現(xiàn)張緊力下降的情況，特別是其中的摩擦系統(tǒng)也在不斷變小，導(dǎo)致皮帶在使用的過程中出現(xiàn)打滑或者空轉(zhuǎn)的情況[5]。若在正常運(yùn)行的情況下，皮帶承載的重物超過了皮帶的負(fù)載，會(huì)導(dǎo)致皮帶張緊力增加，長時(shí)間的超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重情況下可導(dǎo)致皮帶出現(xiàn)撕裂的問題，也可能導(dǎo)致電機(jī)燒毀的問題，為了將這些故障全面消除，可以將PLC 控制技術(shù)應(yīng)用到其中。在具體使用的過程中，技術(shù)人員可以在皮帶運(yùn)輸機(jī)上增加皮帶張緊力保護(hù)裝置。在具體安裝時(shí)，通過將小車和后滾筒安裝在一起的方式，通過調(diào)整器對(duì)后滾筒、小車等進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶張緊力的有效調(diào)整和控制。通過將磁鐵和干簧管開關(guān)水平放置的形式，若皮帶運(yùn)行的過程中出現(xiàn)了張緊力增加或者減少的問題時(shí)，皮帶后滾筒的位置會(huì)出現(xiàn)變化，最終導(dǎo)致磁鐵的位置出現(xiàn)變化，在安裝上皮帶張緊力保護(hù)開關(guān)時(shí)，若有重物砸傷皮帶，技術(shù)人員需要安裝皮帶頭，那么在允許的范圍內(nèi)，皮帶長度就會(huì)變短，磁鐵的位置也需要隨之向前移動(dòng)，因此，干簧管開關(guān)位置在進(jìn)行固定時(shí)，就不能在一個(gè)地點(diǎn)固定，可以通過設(shè)計(jì)多個(gè)開關(guān)固定孔的方式解決。若磁鐵位置發(fā)生了變化，僅需要根據(jù)位置的需要，技術(shù)人員將開關(guān)插入符合實(shí)際操作的位置就可以完成操作。具體工作原理如圖5 所示。

圖5 PLC 控制技術(shù)在皮帶運(yùn)輸機(jī)皮帶張緊力保護(hù)中的應(yīng)用示意圖

從圖5 可知，因?yàn)楦苫晒荛_關(guān)在使用的過程中，處于常閉觸點(diǎn)狀態(tài)，在正常工作情況下，干簧管開關(guān)與磁鐵均處于水平放置的狀態(tài)，開關(guān)常閉觸點(diǎn)處于斷開的狀態(tài)，也就是在I4.3 處于斷開的情況下，Q3.5處于不被接通的情況，皮帶則可以正常使用。若皮帶在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)了張緊力變化的問題時(shí)，隨著滾筒的移動(dòng)，磁鐵也隨之移動(dòng)，干簧管開關(guān)在常閉點(diǎn)位置接通，I4.3 常開觸點(diǎn)則會(huì)閉合，Q3.5 接通PLC，會(huì)出現(xiàn)輸出信號(hào)，皮帶運(yùn)輸機(jī)在收到信號(hào)之后，將發(fā)生急停。在對(duì)回路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，Q3.5 常開點(diǎn)屬于自保點(diǎn)，在工作人員將故障全部處理之后，故障復(fù)位按鈕會(huì)復(fù)位，皮帶運(yùn)輸機(jī)則會(huì)正常啟動(dòng)。

3 結(jié)語

全面做好皮帶運(yùn)輸機(jī)皮帶保護(hù)工作非常關(guān)鍵，通過將PLC 控制技術(shù)應(yīng)用到皮帶保護(hù)中，對(duì)于提升保護(hù)實(shí)效較為明顯。但是從當(dāng)前很多煤礦選擇使用PLC 控制強(qiáng)化對(duì)皮帶保護(hù)方面，在很多環(huán)節(jié)還有著需要強(qiáng)化和提升之處。因此，煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)切實(shí)加大PLC 控制技術(shù)對(duì)皮帶保護(hù)的重視程度和投入力度，更好地保證皮帶保護(hù)效果，發(fā)揮出應(yīng)有的作用。