煤矿带式输送机智能控制系统的研究

煤矿用皮带输送机的现状和研究目标

皮带输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备(如机车类)

相比，不仅具有长距离、大运量、连续输送等优点，而且运行可靠,易于实现自

动化、集中化控制，特别是对高产高效矿井，皮带输送机已成为煤炭高效开采机

电一体化技术与装备的关键设备。

煤矿用皮带输送机的研究目标：

（1）大型化、提高运输能力。为了适应高产高效集约化生产的需要，皮带输

送机的输送能力要加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋

势。在今后的输送量要提高到3000～4000t/h，带速提高至4～6m/s，输送长度对

于可伸缩带式输送机要加长至3000m，对于钢绳芯强力带式输送机须加长至5000m以上，单机驱动功率要达到1000～1500KW，输送带抗拉强度达到

6000N/mm (钢绳芯)和2100N/mm(整芯)。

（2）提高元部件性能和可靠性。设备开机率的高低主要取决于元部件的性能

和可靠性。我们除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性，还要不断开

发研究新的技术和元部件，如高性能可控软起动技术、动态分析与监控技术、高

效贮带装置、快速自移机尾、高速托辊等，使皮带输送机的性能得到进一步提高。

（3）扩大功能，一机多用化。皮带输送机是一种理想的连续运输设备,并且

有不能充分发挥其效能的可能，浪费资源。如将皮带输送机结构作适当修改，并

采取一定的安全措施,就可拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用,使

其发挥最大的经济效益。

（4）开发专用机种。中国煤矿的地质条件差异很大，在运输系统的布置上经

常会出现一些特殊要求，如弯曲、大倾角(>25°)直至垂直提升等。

1.2.2国外矿用皮带输送机技术的现状和发展趋势

国外皮带输送机技术的发展主要表现在两方面：①皮带输送机的功能多元化、

应用范围扩大化，如高倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯皮带输送机

等各种机型；②皮带输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、

《=移毪愿

带式输送机制动控制系统研究

郭咏

(淮北矿业(集团)勘探工程公司，安徽淮北235000)

喃耍]倾机是煤矿生产中重要的运输设务其可靠平稳运行时保证矿井正常、安全、高效生产有着重要的意义。目前常用的刺动系统有

机械闸块韵动、电气动力制动、液力制动、液压阀瓦制动器制动等。液压制动的采用对矿井安全生产显得越来越重要。饫篷竭]倾斜式带式蜘连机；制动装置；原理

倾机是煤矿生产中重要的运输设备，其可靠平稳运行对保证矿井

正常、安全、高效生产有着重要的意义。目前常用的制动系统有：机

械闸块制动、电气动力制动、液力制动、液压阀瓦制动器制动等。

1制动控制系统的原理及基本构成

1．1制动控制系统的原理主要体现在

1)制动力矩可控；2)断电可靠制动．3)定车功能：4)重载起车

制动力矩琴速保持功麓，5)多机制动力矩平衡，6】井下防爆要求，7j

节能。制动过程中，制动装置不但要克服负载力矩，同时要不断地吸收

制动过程产生的热量。若制动减速度较小时，制动装置的制动力矩可以

较小，但此时要求制动装置作的制动功较大，要求制动装置的热容量也

大。鉴于此，在现场使用中，制动装置的制动力矩著设置不当，制动时

间过长，产生的热多，就会使制动装置温升过高。当制动减速度过大，

虽然产生的发热量小，但要求制动装簧输出的制动力矩大了，对带式输

送机系统的机械冲击也大，甚至出现减速机齿轮损坏或断轴事故。所以

一般情况下，对于大功率倾斜式带式输送机要采用可控制动装置，同时

要求制动装置具有较大的热容量和良好的散热条件。

12制动控制系统的基苯构成

倾机的制动控制系统主要包括控制单元、制动单元、皮带输送机

传动系统和信号传感反馈单元。当控制单元得到主控信号，耍求液压制

动器实施制动，即向皮带输送机传动系统输出一个制动力矩，则控制单

元发送一定值的电流与皂压信号，然后由信号传感单元反馈加速信号与

速度信号到控制单元中，控制单元即可按一定的指标来实现对力矩的调

节功能，使皮带输送机传动系统的制动满足工作情况要求。

皮带机智能化无人值守顺逆煤流自适应节能控制系统

一、项目背景

煤矿主运输系统常由多台带式输送机组成，担负着原煤运输的重要任务，多台带式输送机一般采用逆起顺停的启停方式。因系统运输距离长，转接胶带数量多，逆煤流启动过程中，造成前级多部设备长时间空载运行，当皮带上煤量较少，皮带正常运行，使系统电能浪费严重、启动时间较长等问题。

二、功能简介

1. 系统优化

针对带式输送机逆煤流启动时，皮带空载运行时间长，电能浪费多的问题，研发本系统，以优化生产工艺、降低生产成本、提高效能，达到煤量平衡。切实解决长距离皮带运输中，系统整体启动时间较长、启动时多部设备长期空载运行、煤量少皮带正常运行的问题。

2. 实现功能

（1）实现主煤流系统就地、集中控制，岗位无人值守。

（2）根据煤流情况，实现顺逆煤流自适应启、停机。

（3）根据皮带机尾安装煤量检测仪，自动控制带速，实现煤流平衡。

（4）防止人员乘坐皮带功能，自动停机。

（5） 具有系统自检功能，实现机头、机尾、转载点及转动部位视频监控。

（6）胶带钢丝绳在线监测、激光纵撕保护自动停机功能。

（7）具有煤仓煤位与皮带运行闭锁功能，实时显示煤仓煤位，自动控制给煤机与上级皮带启停。

三、工作原理

在除最前级皮带机外的各部皮带机上安装三个有煤监测点，各有煤监测点的实时数据传到主系统控制器。三个有煤监测点作用：1#监测点监测到煤流，启动上级皮带；2#监测点监测到有煤，检查上级皮带是否启动，如已启动则正常运行，如未启动，则停本级皮带；3#监测点在系统启动初期监测2#与3#监测点之间是否有煤，如果有煤，本级皮带停车，上级皮带启动，启动完成后，本级皮带自动启动，防止堆煤。

1. 有煤监测点设置

顺煤流系统启动前先对所有辅助设备进行检测，所有辅助设备正常后，方可正常启动，否则处理故障之后启动。顺煤流系统从最后一级皮带开始启动，系统启动前，对所有有煤监测点进行检测，任一皮带任一监测点检测到有煤时，当系统启动至本级皮带时，本级皮带不启动，自动启动上级皮带，上级皮带启动完成后，启动本级皮带，本级之前皮带顺煤流启动，本级之后皮带逆煤流启动。

科Ｉ技Ｉ论　坛　科　ＰＬＣ技术在带式输送机自动控制系统中的　应用研究　张炳良Ｉ｜　（１、双鸭山矿业集团选煤厂，黑龙江双鸭山１５５１００　２－，双鸭山坤园设计有限公司，黑龙江双鸭山１５５１００）　摘要：论文设计了以可编程控制器ＰＬＣ为核心的带式输送机的控制系统，详细叙述了该系统的硬件电路，并给出了相应的软件流程。结果表　明，应用ＰＬＣ控制系统具有操作简单、运行可靠、低能耗和易维护等优点。　关键词：带式输送机；ＰＬＣ；控制系统　引言：ＰＬＣ是以微型计算机结构为基础，由　传统的继电器控制发展而形成的新型工业控制　器。它以程序控制为主，回路调节为辅，能完成逻　辑判断、定时、计数、记忆和算术运算等功能，既能　控制开关量、也能控制模拟量，控制规模从几十点　到上万点。它具有可靠性高，能适应工业现场的高　温、冲击、振动等恶劣环境，用于实现机械设备、生　产流水线和生产过程的自动控制。　１工艺要求　钢丝绳牵引带式输送机作为一种运输设备，　它具有运输距离长、运输量大、操作简单、维修方　便等挣　，钢丝绳牵引带式输送机作为煤矿的主　要运输设备，担负着运输煤炭及运输人员任务，其　可靠性直接关系到人员生命财产的安全。由于工　厂皮带运输机的工作环境恶劣，经常发生皮带打　滑、断带、过负荷、联轴器断开等故障，严重影响了　工厂的生产。为了能够有效的对皮带运输机进行　监控，首先应该对皮带运输机故障　亍分析。原有　的皮带运输控制系统由继电器连接组合而成，这　类系统功能差，维修麻烦，运行方式不灵活。带式　输送机的执行继电器接点易烧毁，电动机不能及　时停机，从而导致事故的发生。　引入可编程控制器ＰＬＣ可以解决上述问题。　我们依靠自己的技术力量，根据多年应用可编程　序控制器的实践经验，将ＰＬＣ控制系统分为四个　分站。其保护内容有：皮带跑偏，皮带车控制回路　故障，皮带控制回路故障，位置信号丢失，堆料，满　仓信号提示等。这套系统的特　是：性能稳定，扩　展能力强、技术含量高，维修、维护、系统改造方便　灵活，能够及时准确反映被保护皮带的故障以及　类型，遇到严重事故能够及时停车，发出声光报警　信号，能够适应生产现场需要，确保了带式输送机　的安全正常运行，具有较高的适用性和推广应用　价值。　２工作原理　２．１硬件系统　２．１．１　ＰＬｃ芯片集成了ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ与　输入输出电路，ＰＬＣ主要用于输入输出之间的逻　辑转换，逻辑信号流程可表示为输人—＿ｃＰＵ逻辑　转换—输出，输出信号对外围设备进行各种控制，　实际上ＰＬＣ只是起了中间变换器的作用。为实现　控制系统数据的集中管理，将现场数据远程传输，　采用了ＰＬＣ串行通信模块。为减少电磁干扰，相应　的收发器选取串行收发　片ＭＡＸ４８５。这里设计　的ＰＬＣ输入输出接口都附加了光电隔离电路，光　耦选取６Ｎ１３７，防止接触不良，产生误操作。采用　１２Ｖ与２４Ｖ电路的连接，需要额外增加电平转换　电路，硬件框架如图１所示。其中ＰＬＣ控制器是控　制系统的核心，完成信号处理、逻辑判断、故障诊　断和参数记｝乙功能。将接点开路电压提高到２００Ｖ　以上，闭合电流为５ｍＡ左右，从而保证了接点在　有积灰的情况下仍以能获得可靠的信号，同时对　接点采取—定的防尘措施。实践表明，工业运行未　出现信号丢失现象，可以确保系统正常工作。输出　信号也采用了隔离驱动技术，防￣３＇１－部设备故障　对主机的影响。　图１　ＰＬＣ硬件系统示意图　２．１．２模拟显示。在操作台上部设计—个９６０ｘ　８００ｍｍ的模拟盘，用发光管组成的流动显示器可　对皮带的运行工矿进行　示。当皮带向某个方向　行走时，形似皮带的流动光带自动沿相应行车方　向移动，以模拟皮带车位置，光带流动方向模拟皮　带转向和物料流动方向。皮带的走向用带箭头的　图形和绿色发光管指示。因此，操作人员在操作台　上就可以对皮带的转向，皮带当前所在的位置及　工作状况一目了然。　２．１３故障显示。为了指示出各种故障的类　型，在模拟盘的右上方安装了数码管，用于显示故　障的编号，并对各个故障编号用文字进行标注，以　方便工作人员的查阅。其故障编号及说明如表１，　正常工作时，数码管显示为…０’。　表ｌ故障说明　编号　说明　１　皮带南跑偏　２　皮带北跑偏　３　皮带车控制回路故障　４　皮带控制回路故障　５　位置信号丢失　６　堆料　７　满仓信号提示　处理措施　人工纠错，皮带不停　人工纠错，皮带不停　停车检修　停车检修　点动走车找位置　手动退车　前方停车　２　１４事故报警。报警采用安装在操作台外的　电笛进行，当出现上述故障之一时电笛响，提示有　关工作人员处理故障，如工作人员响应后按下报　警按钮，电笛停止，故障已记　，直到故障解除，故　障显示才消除。如同时出现多处故障，则交替显示　故障编号。　２．１５停电保护。系统停电后，所有接点自动　复位，二次来电后，该系统不会自动启动。模拟盘　此时只有光带闪动，操作人员启动按钮后，系统正　常使用。停电前的一些重要信息保持　｝乙，二次投　人时恢复原工　扶态继续运行。　２．２软件系统　本系统控制部分的软件流程如图２所示。响　铃信号触发ＰＬＣ中断，处理器先确定安全回路是　否正常工作，以避免发生危险，在确认安全回路正　常的情况下，处理器发出信号，控制制动闸松闸。　为启动直流电机，需要先建立励磁磁场。ＰＬＣ处理　器先控制励磁回路投切，再控制主回路电机的投　切，由此直流电机开始运输物料或是载人，在电机　运行过程中，处理器一直监控系统的安全状态和　＾、工停车标志。当系统运行不正常，如钢丝绳脱　槽、乘人过程、电机超速超温、电机过压过流等情　况发生，处理器将控制直流电动机停机，并通过继　电器控制主开关抱闸，并把相应的系统非正　。：　态通过ＲＳ２３２总线传送给上位机，以实现整个煤　矿主要电机的统一管理，并详细记录系统的运行　记录和每个电机的安全记录。如果处理器检测到　发生了人为停车，会把相应的系统正常运行珠状　态通过ＲＳ２３２总线传送给上位ＰＣ机，并控制电　动机实现正常停机。　图２系统控制总值的软件流程　结语　本文设计的钢丝绳牵引带式输送机控制器　系统能够实现对电机的可靠控制，并能把相应的　状态信息与历史记录通过ＲＳ２３２总线传送给上位　ＰＣ机做统一的管理。现场运行表明本文设计的控　制系统可靠Ｉ生与稳定性很高。　参考文献　［１］范建新．物料配比自动控制系统　．桂林航天工业　高等专科学校学报，２０００（３）：１５—１７．　刘茂｝羊＿对胶带机输送线控制程序的改进　人民　长江，１９９８，２９（４）：３２＿３４　作者简介：张炳良（１９６９～），工程师，黑龙江　科技学院毕业，现任：双鸭山矿业集团选煤厂副总　工程师，从事机电技术及管理工作。　一