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[摘 要]目前，一些煤矿企业为了提高带式输送机的运行功率，往往会使用多台大功率电机对其进行驱动，进而保证带式输送机具备而定的运输能力。但煤矿带式输送机在空载运转时会增加设备的磨损，同时还会浪费许多电力能源，长此以往会影响带式输送机的温度运行，不利于煤矿企业的安全生产，因此，煤矿企业需要研究并应用变频节能与自动化控制技术，进而保证带式输送机安全、稳定、节能运行。
[关键词]带式输送机；变频节能；控制技术；应用
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0217-01
引言
在设计煤矿输送系统时，工作人员往往会考虑带式输送机的过载情况，因此在选择驱动电机时往往会选择一些功率较大的电机。但在煤矿企业实际生产运输过程中，带式输送机很难达到满载状态，因此会出现输送机低载荷运行的情况，当输送量减小时，输送机仍然保持高速运行，进而加剧了设备的磨损情况，同时也浪费了大量能源。
1带式输送机工作的原理和过程
带式输送机也可叫做胶带输送机，又可以被称作皮带输送机，是输送机上的输送带依靠摩擦传动原理而完成输送运动。带式输送机的主要结构是由两个端点滚筒和闭合输送带组成，其闭合输送带紧紧套在端点滚筒上，端点滚筒带动闭合输送带传输。这一端带动输送带传输的端点滚筒叫做驱动滚筒，也叫作传动滚筒，另一端的滚筒只是用来控制输送带传动的方向，因此被叫做改向滚筒。其中的驱动滚筒被带减速器的电动机来驱动，输送带主要依靠与传动滚筒之间的摩擦力进行运动。常规的带式输送机主要包括输送带、驱动滚筒（传动滚筒）、托辊及中间架、机尾改向滚筒、驱动电机、清扫装置、张紧装置、给料装置和卸料装置等结构。
2变频控制技术现状
国内外学者对带式输送机变频器节能方法做了许多研究，大多是采用人工控制的方式实现对带式输送机的节能控制，需要设置一名带式输送机司机，进行实施监管，当输送带上的煤量减少时，需要人为的进行调节，以达到节能的目的。但这种控制方式不仅无法实现自动控制，反而会增加人工劳动成本，此外，人工控制存在一定的误差，无法真正实现变频自动控制，因此，带式输送机的变频节能控制还需要进一步完善。还有部分研究的测煤传感器为接触式，通过一块小铁板安装在胶带上方，当有煤时，煤触碰小铁板使开关动作，进而控制胶带，此种方案缺陷是传感器只有一个接触点，不能实时、准确的反映煤层厚度且这种传感器容易被煤块碰掉，易坏、寿命短、实用性差。为此，要实现节能与生产效率最大化就要求变频控制系统能够准确地实时检测负荷大小，能够自动根据负荷大小变化调整频率。
3控制系统硬件设计
带式输送机的自动控制系统中，控制器的稳定性与可靠性会对自动控制系统的性能造成直接影响。煤矿带式输送机所处的工作环境较为恶劣，因此，煤矿生产对运输设备的运行稳定性和可靠性要求较高。所以，在设计带式输送机的变频自动化控制系统时需要采用一些具有抗干扰性的PLC和变频器，同时在选择功率监测器、传感器等重要零件时也要选择一些抗干扰性较强的零件。煤矿带式输送机的变频自动化控制技术主要涉及PLC控制技术、传感器技术、智能控制技术、信息传输技术和井下防爆技术等技术的利用。煤矿主运输送带控制系统的硬件组成结构图如图1所示。
由图1可知，控制系统的核心可采用西門子S7-1214PLC控制器。由上位机发出控制指令，PLC控制器根据控制指令及各传感器的反馈信号，结合智能控制算法，最终通过控制变频器的输出，从而实现对驱动电机运行速度的控制。其中速度传感器用于实时采集输送带的运行速度；功率采集模块用于采集变频器和电动机的运行状态，如变频器的输入电流和功率、电动机的输入电流和电压等；输送带秤用于实时监测输送带上的煤流量；堆煤等各项保护传感器用于检测输送带运行的实时状态。PLC将各类传感器采集的数据进行综合处理并上传至上位机，上位机可以实时监控输送带运行的各类参数和状态。
4变频器设计
煤矿带式输送机的自动变频器结构如图2所示。变频器在输送机运行过程中主要负责对整流和逆变工频的电流进行转化，使其成为可以调频控制的交流电。在实际应用过程中，变频器可以为“交流电-直流电-交流电”以及“交流电-交流电”的形式对带式输送机运行过程中的电流进行控制，其中“交-交”控制模式能够直接将工频电源转化为可调频的交流电，而“交-直-交”的控制模式则需要通过两个阶段完成电流转化，首先将工频电流转化为直流电流，之后进行滤波和逆变处理将其转化为可控制的交流电流，这是目前应用最为广泛的控制方式。
5集控系统的功能特点
为了建造一个完善全面的监控系统，必须完成对输送机煤机全部工作流程的监控。程序开始，对PLC、变频器进行初始化，调用子程序，对PLC模块SM331进行检测，当检测模块正常后，模块对现场传输的模拟量信号进行判断，通过PID计算，实现变频器的调速控制。
为了实现对运行参数与设备状态的集中控制和实时监控，并且还要显现出数据总体变化的曲线，制造出历史级别的数据图表，这些曲线图表是要对重要的信息进行定期定量的存储，以备不时之需。
结语
带式输送机是煤矿生产过程中的重要设备，其不仅能够完成长距离的输送工作，同时也能长时间保持稳定的工作状态，进而大大减轻了煤矿工人的劳动强度。通过将PLC控制和变频器技术应用在带式输送机上，可以有效提高带式输送机的运行效率，使其更加高效、安全、节能运行，进而降低煤矿生产成本，为煤矿企业的长久发展提供保障。
参考文献
[1]董永.PLC与变频器在井下带式输送机集控系统的应用研究[J].煤矿现代化，2017（06）：96-98.
[2]雷汝海，赵强.矿井带式输送机节能优化与智能控制系统研究[J].煤炭技术，2017，36（12）：184-186.
[3]孙少杰，吴刚.多电机驱动的带式输送机的传动控制[J].内燃机与配件，2018（3）：205-205.
[4]王爱军.带式输送机变频节能控制技术的研究与应用[J].水力采煤与管道运输，2017（01）：26-31+38.
[关键词]带式输送机；变频节能；控制技术；应用
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0217-01
引言
在设计煤矿输送系统时，工作人员往往会考虑带式输送机的过载情况，因此在选择驱动电机时往往会选择一些功率较大的电机。但在煤矿企业实际生产运输过程中，带式输送机很难达到满载状态，因此会出现输送机低载荷运行的情况，当输送量减小时，输送机仍然保持高速运行，进而加剧了设备的磨损情况，同时也浪费了大量能源。
1带式输送机工作的原理和过程
带式输送机也可叫做胶带输送机，又可以被称作皮带输送机，是输送机上的输送带依靠摩擦传动原理而完成输送运动。带式输送机的主要结构是由两个端点滚筒和闭合输送带组成，其闭合输送带紧紧套在端点滚筒上，端点滚筒带动闭合输送带传输。这一端带动输送带传输的端点滚筒叫做驱动滚筒，也叫作传动滚筒，另一端的滚筒只是用来控制输送带传动的方向，因此被叫做改向滚筒。其中的驱动滚筒被带减速器的电动机来驱动，输送带主要依靠与传动滚筒之间的摩擦力进行运动。常规的带式输送机主要包括输送带、驱动滚筒（传动滚筒）、托辊及中间架、机尾改向滚筒、驱动电机、清扫装置、张紧装置、给料装置和卸料装置等结构。
2变频控制技术现状
国内外学者对带式输送机变频器节能方法做了许多研究，大多是采用人工控制的方式实现对带式输送机的节能控制，需要设置一名带式输送机司机，进行实施监管，当输送带上的煤量减少时，需要人为的进行调节，以达到节能的目的。但这种控制方式不仅无法实现自动控制，反而会增加人工劳动成本，此外，人工控制存在一定的误差，无法真正实现变频自动控制，因此，带式输送机的变频节能控制还需要进一步完善。还有部分研究的测煤传感器为接触式，通过一块小铁板安装在胶带上方，当有煤时，煤触碰小铁板使开关动作，进而控制胶带，此种方案缺陷是传感器只有一个接触点，不能实时、准确的反映煤层厚度且这种传感器容易被煤块碰掉，易坏、寿命短、实用性差。为此，要实现节能与生产效率最大化就要求变频控制系统能够准确地实时检测负荷大小，能够自动根据负荷大小变化调整频率。
3控制系统硬件设计
带式输送机的自动控制系统中，控制器的稳定性与可靠性会对自动控制系统的性能造成直接影响。煤矿带式输送机所处的工作环境较为恶劣，因此，煤矿生产对运输设备的运行稳定性和可靠性要求较高。所以，在设计带式输送机的变频自动化控制系统时需要采用一些具有抗干扰性的PLC和变频器，同时在选择功率监测器、传感器等重要零件时也要选择一些抗干扰性较强的零件。煤矿带式输送机的变频自动化控制技术主要涉及PLC控制技术、传感器技术、智能控制技术、信息传输技术和井下防爆技术等技术的利用。煤矿主运输送带控制系统的硬件组成结构图如图1所示。
由图1可知，控制系统的核心可采用西門子S7-1214PLC控制器。由上位机发出控制指令，PLC控制器根据控制指令及各传感器的反馈信号，结合智能控制算法，最终通过控制变频器的输出，从而实现对驱动电机运行速度的控制。其中速度传感器用于实时采集输送带的运行速度；功率采集模块用于采集变频器和电动机的运行状态，如变频器的输入电流和功率、电动机的输入电流和电压等；输送带秤用于实时监测输送带上的煤流量；堆煤等各项保护传感器用于检测输送带运行的实时状态。PLC将各类传感器采集的数据进行综合处理并上传至上位机，上位机可以实时监控输送带运行的各类参数和状态。
4变频器设计
煤矿带式输送机的自动变频器结构如图2所示。变频器在输送机运行过程中主要负责对整流和逆变工频的电流进行转化，使其成为可以调频控制的交流电。在实际应用过程中，变频器可以为“交流电-直流电-交流电”以及“交流电-交流电”的形式对带式输送机运行过程中的电流进行控制，其中“交-交”控制模式能够直接将工频电源转化为可调频的交流电，而“交-直-交”的控制模式则需要通过两个阶段完成电流转化，首先将工频电流转化为直流电流，之后进行滤波和逆变处理将其转化为可控制的交流电流，这是目前应用最为广泛的控制方式。
5集控系统的功能特点
为了建造一个完善全面的监控系统，必须完成对输送机煤机全部工作流程的监控。程序开始，对PLC、变频器进行初始化，调用子程序，对PLC模块SM331进行检测，当检测模块正常后，模块对现场传输的模拟量信号进行判断，通过PID计算，实现变频器的调速控制。
为了实现对运行参数与设备状态的集中控制和实时监控，并且还要显现出数据总体变化的曲线，制造出历史级别的数据图表，这些曲线图表是要对重要的信息进行定期定量的存储，以备不时之需。
结语
带式输送机是煤矿生产过程中的重要设备，其不仅能够完成长距离的输送工作，同时也能长时间保持稳定的工作状态，进而大大减轻了煤矿工人的劳动强度。通过将PLC控制和变频器技术应用在带式输送机上，可以有效提高带式输送机的运行效率，使其更加高效、安全、节能运行，进而降低煤矿生产成本，为煤矿企业的长久发展提供保障。
参考文献
[1]董永.PLC与变频器在井下带式输送机集控系统的应用研究[J].煤矿现代化，2017（06）：96-98.
[2]雷汝海，赵强.矿井带式输送机节能优化与智能控制系统研究[J].煤炭技术，2017，36（12）：184-186.
[3]孙少杰，吴刚.多电机驱动的带式输送机的传动控制[J].内燃机与配件，2018（3）：205-205.
[4]王爱军.带式输送机变频节能控制技术的研究与应用[J].水力采煤与管道运输，2017（01）：26-31+38.