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[摘 要]详细介绍了一种新式的矿用输送机智能控制装置，根据2010版《煤矿安全规程》中关于输送机保护的有关规定，技术人员通过数年的井下调研、试验，听取了大量煤矿企业用户的反馈意见，对现在市场上的皮带机综合保护装置进行了优化、改进，对核心控制元件进行了重新设计，同时又增加了完善的通讯功能，并创新性的采用了多种新式传感器，能够实现皮带运输线多部皮带机联锁启停控制，最终达到无人化的目的。
[关键词]煤矿；输送机；智能控制
中图分类号：TD528.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）21-0091-01
一、 产生背景
胶带输送机和刮板输送机、转载机已成为煤矿生产中非常重要的运输设备，它能否安全高效的运行，直接决定着矿井机电设备的开机率和煤炭的产量。而老式输送机的控制方式多采用继电控制，每条皮带独立控制开停，系统分散、灵活性差，各皮带同时人工操作，人员劳动强度大，运行效率低，容易引起误操作，造成设备损坏，为此输送机控制系统的优化和改进就显得更加必要。实现输送机的安全高效运行，不仅要有单部输送机的独立控制分系统，更需要能够控制和协调指挥分系统的主控机，在现场对设备集中控制或组网将数据传送到地面进行调度检测监控。同时随着计算机技术、电子技术的飞速发展，输送机保护传感器不断完善，出现了一些利用光信号代替传统电信号的新式非接触传感器，如红外测温传感器，光电对射开关等。
二、工作原理与系统组成
近年来，以单片机为控制核心的输送机综合保护装置和以PLC为核心的可编程控制箱在煤矿机电控制系统中普遍应用，实现了运输系统的单机或集中控制，一定程度上提高了运输效率。但是二者均有各自的缺点，单片机系统硬件设计比较复杂，软件设计不够灵活，难以适应井下多变的环境；PLC成本高，程序方便修改，但同时对维护人员的业务素质也相应提高。所以最好的解决方案是单片机的系统嵌入PLC的功能，这样可以在降低成本的同时实现软件的灵活性。
本装置由开关电源、本安电源、输入输出继电器板、工控板、温度采集模块组成。控制核心为单片机控制板，采用ARM微处理器，它是基于32位的单片机，配备32位双指令集，寻址方式灵活简单，执行效率高，稳定性强。该装置具有强大的通讯功能，采用一种主-从的通讯协议，协议定义了主站和从站。主站向同一网络中的从站发出请求，从站只能对主站发出的请求作出响应，自己不能发出请求。控制板的通讯口是两个RS485接口，一个与威纶通触摸屏进行通讯，用来实时显示输送机的保护和运行状态，设置相关参数等，另一个与其关联的主站或从站进行通讯，通讯速率为9.6Kpbs、19.2Kpbs可调，每个网段最多支持32台设备进行通讯。
通过工控板可实现数字量、模拟量信号的采集和输出工作，数字量为各个传感器的保护状态和设备的运行状态，模拟量输入为红外测温检测的温度值和电流传感器检测的电流值。工控板通过对这些采集的值進行判断，然后通过继电器输出信号，从而实现对开关、电磁阀等设备的控制。
三、功能介绍
所有的操作通过面板上的人机界面来完成，如图所示。
1. 控制方式：分集控、就地、单机三种操作模式，集控又细分为集中单控、集中联控和自动控制三种。
1）集中单控：在集中单控区单独的对各皮带进行控制，包括启动、停止、急停、复位四个操作。启动后设备之间相互有连锁。
2）集中联控：在集中联控区对各皮带进行一键启停，点击“联控启动”按钮，所有运输设备就能根据物料检测为主，时间检测为辅的方式进行顺煤流依次，停止时，点击“联控停止”按钮，所有运输设备就能根据物料检测为主，时间检测为辅的方式进行顺煤流依次停止。
3）自动控制：此模式下无需人员操作，系统自动根据物料和终端设备的运行状态进行自动启停。
4）就地控制：此模式下，主机只能通过按钮对自身的设备进行控制，无法集中控制。
5）检修模式：此模式为检修时使用，这时所有保护均不起作用。
2.保护功能
针对传统的跑偏保护和灭火洒水保护，本装置进行了优化、改进：
1）跑偏保护：由红外对射光电开关和安装支架组成，对射开关包括发射端和接收端，将发射端和接收端分别固定在支架的上下方，皮带跑偏时，光束中断，接收端无法接收到发射端的信号，延时输出一个故障信号给控制板，这时跑偏故障停车。
2）灭火洒水保护：由红外测温传感器和电磁阀组成，红外测温具有实时响应时间快、灵敏度高、非接触式、使用安全及寿命长等优点，根据0-100℃的温度范围，输出0-10V的电压信号，通过控制板的处理，在触摸屏上实时显示温度值，设定一个报警值和停机值，超过报警值时，控制板输出继电器接通电磁阀喷水，超过停机值时，皮带延时停机。
3. 参数设置
1）延时时间：可对堆煤、跑偏、超温、低速的保护延时时间和顺煤流启动的时间间隔进行设置。
2）温度设置：可对电机温度、主滚筒超温的温度值进行设置。
3）设备设置：可以控制设备进行选择，包括有闸皮带、无闸皮带、刮板输送机、给煤机、破碎机，真正做到了智能化控制。
四、 总结
市场上对于输送机控制的解决方案，是单片机或PLC控制，这两种方案各有缺点，使用具有PLC功能的单片机进行控制，具有成本低，控制灵活的优势，所以本智能装置的推广具有巨大的经济效益和社会效益，推广应用前景广阔。
当前的输送机保护，大都是接触式的保护，可靠性差，易磨损，寿命短，温度传感器采用的是开关量信号，无法得到具体数据，而实现集中控制的关键就是稳定、可靠的传感器，市场上现有的皮带保护已经无法满足要求，极少数可以定制的传感器价格高昂，所以本智能装置稳定、可靠且价格合理的传感器肯定有非常大的市场空间。
[关键词]煤矿；输送机；智能控制
中图分类号：TD528.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）21-0091-01
一、 产生背景
胶带输送机和刮板输送机、转载机已成为煤矿生产中非常重要的运输设备，它能否安全高效的运行，直接决定着矿井机电设备的开机率和煤炭的产量。而老式输送机的控制方式多采用继电控制，每条皮带独立控制开停，系统分散、灵活性差，各皮带同时人工操作，人员劳动强度大，运行效率低，容易引起误操作，造成设备损坏，为此输送机控制系统的优化和改进就显得更加必要。实现输送机的安全高效运行，不仅要有单部输送机的独立控制分系统，更需要能够控制和协调指挥分系统的主控机，在现场对设备集中控制或组网将数据传送到地面进行调度检测监控。同时随着计算机技术、电子技术的飞速发展，输送机保护传感器不断完善，出现了一些利用光信号代替传统电信号的新式非接触传感器，如红外测温传感器，光电对射开关等。
二、工作原理与系统组成
近年来，以单片机为控制核心的输送机综合保护装置和以PLC为核心的可编程控制箱在煤矿机电控制系统中普遍应用，实现了运输系统的单机或集中控制，一定程度上提高了运输效率。但是二者均有各自的缺点，单片机系统硬件设计比较复杂，软件设计不够灵活，难以适应井下多变的环境；PLC成本高，程序方便修改，但同时对维护人员的业务素质也相应提高。所以最好的解决方案是单片机的系统嵌入PLC的功能，这样可以在降低成本的同时实现软件的灵活性。
本装置由开关电源、本安电源、输入输出继电器板、工控板、温度采集模块组成。控制核心为单片机控制板，采用ARM微处理器，它是基于32位的单片机，配备32位双指令集，寻址方式灵活简单，执行效率高，稳定性强。该装置具有强大的通讯功能，采用一种主-从的通讯协议，协议定义了主站和从站。主站向同一网络中的从站发出请求，从站只能对主站发出的请求作出响应，自己不能发出请求。控制板的通讯口是两个RS485接口，一个与威纶通触摸屏进行通讯，用来实时显示输送机的保护和运行状态，设置相关参数等，另一个与其关联的主站或从站进行通讯，通讯速率为9.6Kpbs、19.2Kpbs可调，每个网段最多支持32台设备进行通讯。
通过工控板可实现数字量、模拟量信号的采集和输出工作，数字量为各个传感器的保护状态和设备的运行状态，模拟量输入为红外测温检测的温度值和电流传感器检测的电流值。工控板通过对这些采集的值進行判断，然后通过继电器输出信号，从而实现对开关、电磁阀等设备的控制。
三、功能介绍
所有的操作通过面板上的人机界面来完成，如图所示。
1. 控制方式：分集控、就地、单机三种操作模式，集控又细分为集中单控、集中联控和自动控制三种。
1）集中单控：在集中单控区单独的对各皮带进行控制，包括启动、停止、急停、复位四个操作。启动后设备之间相互有连锁。
2）集中联控：在集中联控区对各皮带进行一键启停，点击“联控启动”按钮，所有运输设备就能根据物料检测为主，时间检测为辅的方式进行顺煤流依次，停止时，点击“联控停止”按钮，所有运输设备就能根据物料检测为主，时间检测为辅的方式进行顺煤流依次停止。
3）自动控制：此模式下无需人员操作，系统自动根据物料和终端设备的运行状态进行自动启停。
4）就地控制：此模式下，主机只能通过按钮对自身的设备进行控制，无法集中控制。
5）检修模式：此模式为检修时使用，这时所有保护均不起作用。
2.保护功能
针对传统的跑偏保护和灭火洒水保护，本装置进行了优化、改进：
1）跑偏保护：由红外对射光电开关和安装支架组成，对射开关包括发射端和接收端，将发射端和接收端分别固定在支架的上下方，皮带跑偏时，光束中断，接收端无法接收到发射端的信号，延时输出一个故障信号给控制板，这时跑偏故障停车。
2）灭火洒水保护：由红外测温传感器和电磁阀组成，红外测温具有实时响应时间快、灵敏度高、非接触式、使用安全及寿命长等优点，根据0-100℃的温度范围，输出0-10V的电压信号，通过控制板的处理，在触摸屏上实时显示温度值，设定一个报警值和停机值，超过报警值时，控制板输出继电器接通电磁阀喷水，超过停机值时，皮带延时停机。
3. 参数设置
1）延时时间：可对堆煤、跑偏、超温、低速的保护延时时间和顺煤流启动的时间间隔进行设置。
2）温度设置：可对电机温度、主滚筒超温的温度值进行设置。
3）设备设置：可以控制设备进行选择，包括有闸皮带、无闸皮带、刮板输送机、给煤机、破碎机，真正做到了智能化控制。
四、 总结
市场上对于输送机控制的解决方案，是单片机或PLC控制，这两种方案各有缺点，使用具有PLC功能的单片机进行控制，具有成本低，控制灵活的优势，所以本智能装置的推广具有巨大的经济效益和社会效益，推广应用前景广阔。
当前的输送机保护，大都是接触式的保护，可靠性差，易磨损，寿命短，温度传感器采用的是开关量信号，无法得到具体数据，而实现集中控制的关键就是稳定、可靠的传感器，市场上现有的皮带保护已经无法满足要求，极少数可以定制的传感器价格高昂，所以本智能装置稳定、可靠且价格合理的传感器肯定有非常大的市场空间。