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摘要：目前，采煤機械大部分已经实现电气化控制。文章分别对煤矿生产中的主要机械设备--皮带输送机的电气控制系统的特点进行了介绍，对于读者掌握皮带输送机的电气控制的特点具有一定的指导意义。
关键词：皮带输送机 智能控制 特点
随着采煤工艺的变革，煤矿中井下皮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、经济性就成为制约皮带机的发展瓶颈。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。尽可能的减少皮带运输机故障时带来的各方面的损失和事故，提高皮带运输机的生产效率以及对皮带运输机的管理水平和装备水平，这对未来皮带运输机的发展提供了适用价值，具有重大意义。
一 检测方法和控制方案的确定
由于在矿石的输送中，会产生联轴器断开、断带、过负荷、皮带打滑等故障，采用转矩传感器进行检测。而针对皮带的纵向撕裂选取纵撕开关，针对皮带跑偏，选取跑偏开关。现场采用声光报警，并且选用PLC作下位机的控制系统以及计算机作上位机。PLC接受电机转矩传递的测量信号，然后进行信号处理，信号经过处理再与设定值进行比较，最后再送到上位机，由上位机进行图形和数据的显示。输出的结果再传送回PLC，进行信号变换，最后再传送给执行机构，控制执行机构的运动。纵撕开关与跑偏开关输出的是数字信号，执行相同的过程。当电机输出功率降为正常工作时输出功率的45%时，将功率信号放大并整形，然后将其送至控制单元。当出现故障的时候，预警电路立即动作，预警铃声响并发出预警灯亮，以提醒现场工作人员采取相应的有效措施，使系统可以尽快地恢复到正常工作状态，有利于尽快恢复生产。如果所采取的措施没有产生作用，电机输出的转矩会持续降低，当电机输出功率降为正常工作时输出功率的35%时，报警电路会被触发进入到工作状态中，预警铃声响并发出预警灯亮，这是，系统控制皮带运输机停止工作，并同时控制触点切断电振给矿机电源，停止给矿。当电机输出功率超出正常工作时输出功率的135%时，信号送到控制单元，这时预警电路动作，预警铃声响并发出预警灯亮。当电机输出功率超出正常工作时输出功率的150%时，将触发报警电路，切断电机电源，停止给矿。
二 控制系统的硬件设计
皮带运输机检测系统要求对联轴器断开、纵撕、跑偏、皮带的打滑、断带、过载、进行实时监控和检测，同时控制电机的启停和现场报警。可编程控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。可编程控制器为了适应工作需要及工业环境，与一般的控制装置相比，具有显著的特点：（1）抗干扰能力强，可靠性高；（2）通用性好，编程方便；（3）配置灵活，扩充方便；（4）功耗低、重量轻、体积小、操作维护方便。根据控制需求，本系统选用西门子S7-200系列PLC作为中央处理器。在皮带运输机的控制与监控系统中，电动机的启停是由数字量所控制，电机的转速和力矩是由转矩转速传感器测量而得到，PLC控制系统得到测得的信号然后进行处理，计算出实际值，并将实际值与设定值进行比较，根据实际工作情况，PLC的输数字模块会输出数字量信号，来控制电动机的启动停止，预报警电路运行也是受PLC发出的数字信号控制。在整个控制过程中，主要包括8个数字量，分别是电机启停控制信号，自动手动控制切换信号，紧急停止和故障信号指示灯等，除此之外还包括一组模拟量输入信号，将此信号送入PLC的模拟量输入模块，再经过PLC内部的特殊处理，最后可以计算出皮带运输机转矩的大小。所以根据系统的要求，选用EM231模块，它有4路模拟量输入接口，即可满足系统的需求。PLC内部经过PID运算以后，通过数字量输出模块，输出开关量信号，去控制电机的启停。
三 皮带输送机集中控制系统
PLC 作为控制核心，以工业监测、监视、控制软件作为用户界面，在主控站可实现以下联锁功能：主斜井皮带机与地面生产系统及井下给煤机之间设有连锁功能，遵循"逆煤流起车、顺煤流停车"原则，并能在事故情况下不堆煤（紧急停车）；具有集控、单机、手动、检修等各种工作方式；电控装置与变频器、调速型液力耦合器、CST、液体粘性传动装置和电软起动装置配合，能控制皮带输送机的加、减速度，能够实现皮带机软启动及软停车，起、停、加、减速度要求控制在a≤0.30 m/s2 范围内，能满足其较低加速度平稳起动和重载起动要求，确保多台电机之间的功率平衡；上位机监控显示功能：显示皮带速度、电流、煤流量、跑偏、打滑、堆煤、烟雾、温度等故障信号，实现自动语音报警及故障提示；在分站PLC上自动汉字提示及报警，且分站信息能在上位机上显示；组网功能：与工业以太网和全矿井的监测监控系统联网，实现数据远传、远程监视功能。
皮带输送机的信号系统具有起动预告与开车闭锁的声光告警信号；皮带沿线、控制室及生产系统之间的联络信号；事故预报及事故停车声光报警信号。并具有井底给煤机运转信号显示，配置多功能扩音电话机，实现皮带机沿线起动预告、打点信号联络和语音通信功能。
上位机的组态监控软件对皮带机设备的运行状态实现动态图形化监视。上位机的组态监控软件通过智能电力仪表对高压开关设备的电量、电压、电流、有功、无功实现实时显示和存储，并提供任何时刻的历史数据的查询。该控制系统对皮带机所有设备提供完全的故障保护、电机定子温度、驱动滚筒轴承温度、油温的监测、跑偏、闭锁等沿线保护的动作指示。
四 结束语
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。
参考文献
[1] 李丹，李世厚.选矿厂皮带运输机监控系统的研究和应用[J].国外金属矿选矿，2003（8）.
[2] 张振，，刘淮霞，张玉武.煤矿胶带运输机故障保护系统的研究[J].煤炭工程，2010.2.
[3] 赵鹏.基于PLC技术的煤矿皮带运输系统的控制改造[J].科技情报开发与经济， 2011.10.
关键词：皮带输送机 智能控制 特点
随着采煤工艺的变革，煤矿中井下皮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、经济性就成为制约皮带机的发展瓶颈。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。尽可能的减少皮带运输机故障时带来的各方面的损失和事故，提高皮带运输机的生产效率以及对皮带运输机的管理水平和装备水平，这对未来皮带运输机的发展提供了适用价值，具有重大意义。
一 检测方法和控制方案的确定
由于在矿石的输送中，会产生联轴器断开、断带、过负荷、皮带打滑等故障，采用转矩传感器进行检测。而针对皮带的纵向撕裂选取纵撕开关，针对皮带跑偏，选取跑偏开关。现场采用声光报警，并且选用PLC作下位机的控制系统以及计算机作上位机。PLC接受电机转矩传递的测量信号，然后进行信号处理，信号经过处理再与设定值进行比较，最后再送到上位机，由上位机进行图形和数据的显示。输出的结果再传送回PLC，进行信号变换，最后再传送给执行机构，控制执行机构的运动。纵撕开关与跑偏开关输出的是数字信号，执行相同的过程。当电机输出功率降为正常工作时输出功率的45%时，将功率信号放大并整形，然后将其送至控制单元。当出现故障的时候，预警电路立即动作，预警铃声响并发出预警灯亮，以提醒现场工作人员采取相应的有效措施，使系统可以尽快地恢复到正常工作状态，有利于尽快恢复生产。如果所采取的措施没有产生作用，电机输出的转矩会持续降低，当电机输出功率降为正常工作时输出功率的35%时，报警电路会被触发进入到工作状态中，预警铃声响并发出预警灯亮，这是，系统控制皮带运输机停止工作，并同时控制触点切断电振给矿机电源，停止给矿。当电机输出功率超出正常工作时输出功率的135%时，信号送到控制单元，这时预警电路动作，预警铃声响并发出预警灯亮。当电机输出功率超出正常工作时输出功率的150%时，将触发报警电路，切断电机电源，停止给矿。
二 控制系统的硬件设计
皮带运输机检测系统要求对联轴器断开、纵撕、跑偏、皮带的打滑、断带、过载、进行实时监控和检测，同时控制电机的启停和现场报警。可编程控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。可编程控制器为了适应工作需要及工业环境，与一般的控制装置相比，具有显著的特点：（1）抗干扰能力强，可靠性高；（2）通用性好，编程方便；（3）配置灵活，扩充方便；（4）功耗低、重量轻、体积小、操作维护方便。根据控制需求，本系统选用西门子S7-200系列PLC作为中央处理器。在皮带运输机的控制与监控系统中，电动机的启停是由数字量所控制，电机的转速和力矩是由转矩转速传感器测量而得到，PLC控制系统得到测得的信号然后进行处理，计算出实际值，并将实际值与设定值进行比较，根据实际工作情况，PLC的输数字模块会输出数字量信号，来控制电动机的启动停止，预报警电路运行也是受PLC发出的数字信号控制。在整个控制过程中，主要包括8个数字量，分别是电机启停控制信号，自动手动控制切换信号，紧急停止和故障信号指示灯等，除此之外还包括一组模拟量输入信号，将此信号送入PLC的模拟量输入模块，再经过PLC内部的特殊处理，最后可以计算出皮带运输机转矩的大小。所以根据系统的要求，选用EM231模块，它有4路模拟量输入接口，即可满足系统的需求。PLC内部经过PID运算以后，通过数字量输出模块，输出开关量信号，去控制电机的启停。
三 皮带输送机集中控制系统
PLC 作为控制核心，以工业监测、监视、控制软件作为用户界面，在主控站可实现以下联锁功能：主斜井皮带机与地面生产系统及井下给煤机之间设有连锁功能，遵循"逆煤流起车、顺煤流停车"原则，并能在事故情况下不堆煤（紧急停车）；具有集控、单机、手动、检修等各种工作方式；电控装置与变频器、调速型液力耦合器、CST、液体粘性传动装置和电软起动装置配合，能控制皮带输送机的加、减速度，能够实现皮带机软启动及软停车，起、停、加、减速度要求控制在a≤0.30 m/s2 范围内，能满足其较低加速度平稳起动和重载起动要求，确保多台电机之间的功率平衡；上位机监控显示功能：显示皮带速度、电流、煤流量、跑偏、打滑、堆煤、烟雾、温度等故障信号，实现自动语音报警及故障提示；在分站PLC上自动汉字提示及报警，且分站信息能在上位机上显示；组网功能：与工业以太网和全矿井的监测监控系统联网，实现数据远传、远程监视功能。
皮带输送机的信号系统具有起动预告与开车闭锁的声光告警信号；皮带沿线、控制室及生产系统之间的联络信号；事故预报及事故停车声光报警信号。并具有井底给煤机运转信号显示，配置多功能扩音电话机，实现皮带机沿线起动预告、打点信号联络和语音通信功能。
上位机的组态监控软件对皮带机设备的运行状态实现动态图形化监视。上位机的组态监控软件通过智能电力仪表对高压开关设备的电量、电压、电流、有功、无功实现实时显示和存储，并提供任何时刻的历史数据的查询。该控制系统对皮带机所有设备提供完全的故障保护、电机定子温度、驱动滚筒轴承温度、油温的监测、跑偏、闭锁等沿线保护的动作指示。
四 结束语
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。
参考文献
[1] 李丹，李世厚.选矿厂皮带运输机监控系统的研究和应用[J].国外金属矿选矿，2003（8）.
[2] 张振，，刘淮霞，张玉武.煤矿胶带运输机故障保护系统的研究[J].煤炭工程，2010.2.
[3] 赵鹏.基于PLC技术的煤矿皮带运输系统的控制改造[J].科技情报开发与经济， 2011.10.