煤矿皮带运输机控制系统的研究

摘 要：皮带运输机是现代化煤矿高产高效的主要运输设备，也是矿井运输的咽喉设备之一，皮带运输系统具有设备多、类型杂、布置分散、全线距离远等特点皮带带运输机的拖动技术形式复杂多样，目前以交流变频调速拖动为主。

关键词：可编程序控制器；皮带运输机；变频调速

0 引言

胶带运输机在煤矿中属于主要设备，在大型现代化矿井中已被广泛应用于工作面、运输巷道、装车站等重要的生产环节上。随着采煤工艺的变革，煤矿中井下胶带输送机的使用范围也开始增加，不仅要求其运输量大，运输距离长，而且速度也向高速化发展，因此安全性、稳定性、经济性就成为制约胶带机的发展瓶颈。这就要求选用的控制系统功能强大、运行稳定、灵敏、可靠、操作简单。

1. 系统整体方案设计

皮带运输机控制系统总体方案设计。皮带运输机控制系统设计，主要是对皮带运输机的电气控制进行设计。皮带运输机的控制部分采用PLC控制，电动机调速采用变频器调速。系统结构图如图1所示。

2. 实现功能

井下采用的 PLC 控制胶带输送机输送情况见图 1。该运输系统由四部胶带输送机组成，系统运输量为 400 t/h，4 部胶带输送机均使用两台660 V、160 kW 电动机。启动时先启动最后一台皮带机，依次从后向前启动皮带机；停车时首先停止最前一台皮带机，运料完毕后，依次停止各皮带机。当某台皮带机发生故障时，该皮带机以前的皮带机立即停止。

图2 皮带输送机的输送示意

（1）实现胶带运输机运行中的安全保护，在发生堆煤、速度、急停、温度、撕裂、烟雾、跑偏、张力、断带时起到停止胶带输送机，以达到保护设备的功能。

（2）胶带运输机可控制合闸、分闸、软启动及抱闸装置等辅助设备的开停功能。

（3）具有扩展监控功能，使用图、表、曲线、数值或动态画面等形式，真实可靠地对设备运行的情况进行反映。

（4）实现故障自诊断，具备皮带巷沿线打点、通话、语音报警功能。

（5）实现手动自动任意切换。

（6）与前台胶带输送机连锁。

3. 工作原理

赵固二矿采用SIEMENS 公司的 S7-300 系列 PLC，S7-300 型所有的输入点、输出点分别为 24 个和 16 个，同时还配备了两个 8 点数字量 I/O 输入模块及 4 输入模拟量扩展模块 1 个，符合设计要求。鉴于煤矿井下具有的特殊环境以及要求对电器线路的保护、传感器、控制元件需配备转换与隔离电路；无电位接点 24 路本安开关量信号转换成非安无电位接点输出，接点容量（阻性）为 250 V/5 A；无电位接点 6 路非安开关量信号转换成本安无电位接点输出，接点容量（阻性）为 250 V/5 A；PLC 输入/输出必须有隔离设施，隔离数一般是 12 路，接点容量（阻性）为 250 V/5 A。为使 PLC 控制距离延长，扩大了 PLC 输出时的容量，就需要通过配置转换板、隔离板，以实现信号隔离、转换与放大，进而实现控制距离的提高。PLC 所控制的设备通过隔离电路直接带动，中间环节减少；而当故障出现在设备造成短路或窜入高压，也不会对 PLC 造成直接损坏，有效地对主机的安全进行加强，实现系统的可靠性和延长使用寿命。一般情况下，输入点与输出信号、输出点与输出控制是一一对应的。分配好后，按系统配置的通道与接点分配给每一个输入信号和输出信号。在本系统中报警器是几个信号共用一个输出点，各报警器按逻辑关系并联后到报警输出点。图3为主电路图。

4 总结

皮带保护控制主机通过高性能微处理器的提高，性能表现的更加突出，而对支持微处理器的配套设施的增加，将语音、操作按钮、数据采集、通信接口等功能进行集成的设备开始投入使用当中，而 PLC 模块基本为定型产品，开发工作量重点是模块选型及软件设计。相信通过PLC在皮带输送机上的使用，会给运输系统的改造和控制呈现更加便捷高效的未来。