主胶带输送机远距离集中控制系统

【摘要】主胶带输送机远距离集中控制系统是煤炭行业运用最广泛的系统之一，它能够促进生产下来的提升，对于实现采煤机械的远距离控制具有重要作用。

【关键词】主胶带；远距离集中控制；输送机

中图分类号：C35文献标识码： A

一、前言

本文就胶带输送机集控系统结构与原理以及功能、胶带输送机控制系统的完善方法以及不同类型的集中控制系统的设计进行分析。

二、胶带输送机集控系统结构原理以及功能

1、家中系统的主要机构

(1)集控系统采用分布式计算机控制系统结构，系统配有以太网接口，可接入工业以太网，实现远程集中控制。通过可编程控制器、工控机、传感器、网络交换机等设备，实现打滑、超温、堆煤、跑偏、撕裂、烟雾等保护功能。系统包括地面监控中心、井下控制分站、传输网络系统。

(2)网络系统。控制分站与交换机之间、交换机与地面监控之间用标准以太网通讯，通信介质为矿用阻燃光缆。通过网络系统完成对各控制分站的数据通信、数据预处理、报警、输出控制及与地面监控的数据通信等，安装于各部胶带输送机机头位置。

(3)井下控制分站由本安型PLC系统、本安型专用控制器、隔爆型专用控制器组成，控制分站与传感器之间采用矩阵结构连接，从各传感器收集数据，完成数据收集、数据传输及设备控制、网络通信等任务。

2、系统主要功能

(1)能配置上位机丰富的显示和存储功能。

(2)专业人员可通过编程工具对端口进行远程或就地操作。

(3)能实时监测并显示胶带输送机、给煤机运行状态、煤仓煤位。

(4)具有动态显示煤流系统胶带输送机、给煤机的运行状态功能。

(5)具有传感器和信号线故障自诊断、PLC故障自诊断、网络故障自诊断功能，能发出报警信号。

(6)支持多种电机驱动方式的控制。

(7)具备集控和就地两种控制模式。集控:即地面集中控制，操作者在地面控制中心操作键盘或鼠标，即可控制井下各胶带输送机和给煤机的起、停以及故障解除等;就地:即人工就地控制，正常停车检修或处理故障时，操作者可在胶带输送机机头通过可编程控制

器控制胶带输送机的起、停。

3、井下现场控制分站功能

(1)控制分站主要负责现场信号采集与实时控制。通过输入输出模块实时检测胶带跑偏、速度、堆煤、打滑、急停闭锁、环境或设备温度、胶带张力(可选)、泵站压力(可选)、电流、电压、仓位、自动洒水、纵向撕裂等保护状态，具有可编程及组网功能，使用开放式编程软件和数据通信协议。

(2)通过传输线将胶带运输机沿线急停装置信号传至控制分站，通过显示屏显示急停开关状态。

(3)胶带输送机主电机配有各种传感器，通过传感器可实时检测主电机轴承温度、定子温度、转速、电流等电气参数。

(4)控制分站控制方式有:集控、就地、检修三种。集控方式:人员在监控中心远程操作;就地方式:现场操作;检修方式:皮带机检修调试。

(5)分站以太网方式与交换机相互连接，控制系统可在线诊断设备故障，且其控制程序可到监控主机在线下载。

(6)显示功能:液晶屏幕可实时显示设备运行状态、传感器状态、沿线急停状态、控制器自检信息等。

(7)故障诊断功能:系统能及时报告故障位置、类型、时间。

三、对集中系统的完善措施

1、胶带输送机热继电器保护完善

在生产过程中，重介系统的设备有时会出现自动停但很快又能启动的现象，现场的保护未动作，均处于正常状态，集控的上位机操作电脑又没有任何报警显示，由于热继电器保护未接入集控，很难直观的找到停车的真正原因，因此，需要完善重介控制系统的过载保护，

将重介设备的热继电器保护节点接入PLC。

（一）改造前的情况

进入集控系统的胶带输送机保护为拉绳、跑偏、溢煤保护，当以上三种保护起作用时，胶带输送机停机，同时，集控上位机报警画面显示报警类别，即拉绳开关动作或一级跑偏动作、二级跑偏动作。但是，当热继电器动作时，设备停车，由于热继电器节点未进入PLC，因此集控上位机操作画面无任何报警显示，当热继电器自动复位后，设备正常启动。这样的缺陷在于若不是由于热继电器动作引起的停车，就会忽略问题的真正原因，可能导致更大的事故。

（二）改造方案

要实现热电器动作时，在上位机操作画面有报警显示，必须将热继电器节点接入PLC，下面以502胶带输送机为例，介绍改造方法：

（1）了解502胶带输送机控制部分原理找到热继电器常开、常闭连动点，然后找到PLC开关量输入模块一个备用点，做为热继电器动作的返回信号点，确认其PLC地址。

（2）将热继电器的常开点引入PLC开关

量模块，当热继电器动作时，常闭点断开，同时，常开点闭合，信号传入PLC，通过下位机程序，控制设备的保护停车。

（3）修改下位机程序。将热继电器常开点与502胶带输送机的拉线保护、二级跑偏保护并联（如图1），当热继电器常开点动作时，下位机综保输出动作，从而使502胶带机停车报警。其中I:22.0/0为502胶带机热继电器地址，为新增返回信号点。

（4）修改上位机画面。首先，打开上位机操作界面，在编辑界面双击“标记数据库”，出现“标记数据库”对话框，选择“标记数据库”对话框“搜索”的“MAIN”中的“SP”,在出现的对话框中点击“新建”按钮，新建“502继电器报警”标记，并在对话框中“数据源”“地址”一栏，填写正确的PLC地址（如图2）。通过添加“502继电器报警”，使其在报警画面显示报警内容，当设备热继电器动作时，在上位机的报警画面就会显示出“502热电器报警”的内容，能够快速找到停车的故障点。

（5）此种接线方法只适用于老式的热继电器，对于新的综合保护器来说，由于其常开、常闭点使用一个公共点，因此，要将综合保护器更换为常开、常闭点分开的综保，方能对综

保进行改造。

（三）改造效果

改造后，生产过程中若出现因热继电动动作造成的停车的现象，在上位机操作画面能够很清楚的看到停车原因，避免了不确定的猜测，很直观的找到了问题，为消除事故隐患、解决设备问题提供了依据，大大减少了处理事故的时间。

2、煤矿胶带机减速机改进措施

根据上述胶带机减速机断轴原因分析，必须采取有效的改进措施，避免断轴现象的发生，提高煤矿企业生产的效率，提高安全性能。具体的改进措施包括以下几个方面:①严格控制减速机安装，不断地提高安装的精度。可以在进行减速机、电机连接找正过程中，利

用先进的仪器，如激光对中仪等，或利用百分表进行找正。要将减速机与电机连接精度控制在相关的标准范围内，控制两者轴的同心度偏差在0．01mm内。并且尽可能地减少设备的启动，特别是重载频繁启动;②改变液力耦合器的安装形式，一般来说，液力耦合器应该安装在电机端，这样才能保证电机的轴承与减速机的轴承均匀的分配受到的应力，减小减速机输入轴的受力，确保电机轴与减速机轴的安全使用;③加强对设备的点检及检修维护力度，按照周期对轴承等关键部位进行，保证设备高速运行的过程中减速机轴承具有良好的效果。在对设备检修的过程中，如果发现设备运行中出现异常噪音以及不正常振动，要及时停机进行检查。及时的更换老化设备，提高煤矿生产的效率，为煤矿企业创造更大的经济效益。

3、胶带输送机双机控制系统的改造

（一）改造胶带输送机综合保护装置的电源原胶带输送机综合保护装置的电源为36V，取自QBZ－80开关上，一旦开关出现问题，胶带输送机综合保护装置断电，无法启动胶带输送机，因此，我们将胶带输送机综合保护装置的电源更改为127V，取自单独的电铃信号电源。如图1所示。

（二）对控制系统进行改造

将胶带输送机综合保护装置的一对常开触点接抱闸电机开关(QBZ－120)的1#、9#线，1#、9#线为常开触点，这样，当胶带输送机综合保护启动，常开触点变为常闭触点，接通电源，抱闸电机开关的1#、9#线所代表的常开触点闭合，抱闸电机开关启动，抱闸电机动作在开关内腔的一个辅助开关，有2组触点是闲置的，将其中2#、8#接一对常开触点，13#和备用接一对常开触点，2#、8#端子引出一对控制线接1#电机开关的1#、9#线，13#、备用端子引出一对控制线接2#电机开关的1#、9#线。具体接线图如图3所示。比较大，断层向工作面延伸的长度在2m以内，这样就可以采用在断层处留垛的跳采法。在断层处留垛跳采法的主要工作流程为:首先将从溜子头到揭露断层位置的溜子掐开，再继续向前5m，然后向前开掘并通过断层，这时要保持横向和溜子尾部的煤层相贯通。断层和溜子尾段的间距要控制在最小控顶距，这时要暂停推采并用支护加强支撑，溜子头推采段要放在出口处以保证通风顺畅。如果下部的煤层贯通，则可以回撤断层处的支护，这时溜子尾段和溜子头就可以一起正常推采。如果回采工作面遇到落差较大的倾向断层，可以在另一盘打切眼，这样就实现了跳过断层的目的，并可以重新开采。跳采法的特点在于打破综采工作面的正常顺序，但是由于这一过程中经常会出现部分区段搁置的现象，所以需要工作人员加强对断层面的矿压观测。沿断层走向掘巷道就是在工作面遇到范围不是太大的地垒结构时，为了清除障碍，需要掘一条岩石巷道，这样就可以保证综采设备空载通过。沿断层走向掘巷道主要操作流程为:首先要分析断层走向，然后开掘一条岩巷，处理掉断层处的破碎岩石，同时在巷道挖掘时要沿着无煤带前进。沿断层走向掘巷道方法的主要优点在于断层附近的岩石已经被提前处理，这样可以保证工作时速度的提高，并且采煤机不需要截割岩石。但是这种方法也存在很多缺点，主要包括:第一，通风管理有难度，既要保证巷道有一定的风量来释放瓦斯，又要保证工作面通风。第二，岩巷顶板管理有难度，主要是因为断层带的岩石大多属于破碎类型，再加上工作面有超前支承压力，支护起来比较麻烦。

四、不同控制系统的分析

1、井下胶带输送机自适应控制系统的设计

变频器!控制装置以及负载电流检测和执行电动机组成了井下胶带输送机自适应控制系统"其中变频器包括:隔爆壳主腔!隔爆接线腔!本质安全型控制腔!变频调速控制系统以及程序参数控制器等;控制装置包括:编程逻辑控制器!模数转换器以及数模转换器等;负载电流信号的来源是对胶带输送机的变频器进行驱动所产生的电流反馈信号井下胶带输送机自适应控制系统的主要运行流程是，编程逻辑控制器通过模数转换器对本级和前级的负载电流信号进行采集，其中的负载电流信号是通过对胶带输送机的台电动机进行驱动所产生的，再通过控制软件进行处理，对胶带输送机负荷的大小进行动态的预测，然后再按照该负荷的大小通过数模转换器把控制频率信号输送出来，控制变频器通过相对应的频率对胶带输送机进行驱动，以确保胶带输送机始终保持运行的最佳速度。

井下胶带输送机自适应控制系统主要是通过编辑逻辑控

制器来实现控制功能的，其软件也是由编辑逻辑控制器的梯形图来实现的，主要由显示刷新!负载信号采集以及控制运算和输出等部分构成井下胶带输送机自适应控制系统中的控制装置具有对模数转换器和数模转换器的工作状态进行自我诊断的功能"在模数转换器和数模转换器发生故障现象时，编程逻辑控制器的控制显示仪表会对所发生的故障进行显示"运行变频器的方式有两种，包括手动控制和远程控制，这两者之间的切换决定于内部参数的设置情况;变频器有自我诊断故障的功能，可以实时地把故障信号输送到控制装置中，一旦系统出现故障现象，变频器就会把故障信号输送给编辑逻辑控制器，再由编辑逻辑控制器输送出故障警报信号和停车信号。

2、基于双总线数字式皮带集中控制系统

基于双总线数字式皮带集中控制系统根据《煤炭安全规程》对带式输送机综合保护装置的要求，实现如下功能：速度保护：接入检测速度传感器时，由人机界面设定速度上下限。大于或小于设定的速度范围时，可以控制带式输送机停机。堆煤保护：当煤位超过预定位置，带式输送机综合保护装置发出堆煤警告，在时间内终止带式输送机的运行。跑偏保护：当胶带跑偏超出托辊部边缘时，基于总线的跑偏传感器发出报警，带式输送机综合保护装置在设定延时时间内终止带式输送机的运行。温度监控功能：温度可通过人机交互界面进行设定。如果温度超出设定范围时，带式输送机综合保护装置发出报警，并终止带式输送机的运行，同时启动洒水装置，喷水降温。烟雾监控：在时间内，烟雾浓度达到时，带式输送机综合保护装置发出报警，终止带式输送机的运行，同时启动洒水装置，喷水降温。撕裂或断带保护：当输送带发生纵向撕裂或横向断裂故障时，落煤会压在传感器上，激光信号被阻断，信号的变化将传送带式输送机综合保护装置。该装置发出报警或停机以实现输送带纵向撕裂或断带保护。急停保护：根据需要在带式输送机过道一侧安装若干急停开关。在输送机运行工作时，如果需要进行急停操作时，可以通过开关急停关。带式输送机综合保护装置将实现报警和对带式输送机控制保护。张力保护：主要用于煤井下带式输送机应用钢丝绳牵引的钢丝绳受力和胶带张紧力的检测。

五、结束语

本文就主胶带输送机远距离集中控制系统的相关要点进行了分析，希望能为同行的研究起到参考作用。

参考文献

[1］敖宝林，等．煤矿用胶带机减速机断轴分析及改进措施［J］．煤炭工程，2012，14(5):288－289．

[2］张庆红，段明波．煤矿胶带机减速机断轴原因分析及其改进措施分析［J］．装备技术与应用，2011，44(19):724－725．

[3］张日东．皮带运输机驱动减速机断轴原因及预防措施［J］．同煤科技，2010，36(24):1025－1026．

[4］谢冬梅，谢永林．井下胶带机日常检修安全技术措施［J］．煤矿科技发展与创新，2012，18(5):511－512．

[5］高小兰，等．高产高效煤矿主运皮带常见故障机处理方法［J］．河南科技，2013，38(4):87－88．

[6］刘志刚，张华清．综采工作面过断层技术与实践［J］．煤矿开采，2010，8(5):30－31．

[7］李井坤，张亮，龚邦军，等．综采工作面过断层方法［J］．煤炭技术，2011，9(2):75－76．

[8]徐迎，李传锋.皮带输送机智能化保护控制系统[J].传感器,2013(08):1245-1246.