煤矿胶带输送机集中控制系统研究分析

【摘 要】煤矿的运输系统对保证矿井正常生产起着非常重要的作用。为了保证煤矿运输系统可靠安全运行，对带式输送机进行集中监视和控制很必要。本文以新疆哈密煤矿主斜井及地面胶带输送机为背景，设计出了以PLC技术为核心的集中控制系统，提高了运输系统的电子监测和控制水平。

【关键词】胶带输送机； 集中控制； 分析

引 言：以往对胶带输送机都采用人工就地分台控制，即每台输送机的控制均由一名司机就地操作，这是一种最原始的控制方式。这种控制方式是直接操作输送机的控制开关，操作最简单，不增加任何的控制元器件，维护工作较少，但需要人员太多，并因每个司机的思想素质和技术素质不等常有以外事故发生，影响生产的正常进行。而集中控制方式，是在整个运输线上新增一套集中控制装置，在控制室内集中操纵机构，由一名司机来完成操作。这不但节省了大量的司机人员，也为及时发现故障，缩短停产时间和综合自动化创造了条件。目前，已经成为矿井胶带运输的主要控制方式。

一、胶带机集中控制存在问题

随着矿井功能和规模的不断扩大，计算机技术、网络技术、新的工业控制器技术等新技术的应用，对胶带输送机的集中控制系统也得到了飞速发展。从单台控制系统到多台的集中控制系统，有价格相对较贵的PLC构成的系统和低廉的单片机应用系统。目前，虽然市场上有着各式各样方案构成的集控系统，但发展的方向是一致的，那就是朝自动化、智能化、信息化的方向发展。皮带机的综合自动化控制是整个矿井实现自动控制的重要组成部分。 目前对胶带输送机集中控制系统存在的主要问题有：

（1）在安全保护方面，为提高胶带输送机运行的可靠性，安全性，减少故障，提高效率，多种检测方法已应用于电动机、液力偶合器、减速器和胶带运行系统故障检测，但是这些系统是相互独立的。

（2）故障检测系统误报率高。误报将造成胶带输送机不应有的停机，使全矿井停产，对矿井生产造成极大影响。

（3）皮带机的控制、运行、保护等信息不能较好的与矿井其他控制系统共享，不能与整个矿井信息系统的集成。视频监视系统不规范，没有语音通讯功能，不能实现无人值守。

二、实现集中控制研究分析

本胶带输送机集中控制系统具有的功能如下所述：

1） 本系统有集控、就地、检修三种工作模式。一般系统运行在集控工作模式下，当组成生产流水线时，本机根据前后闭锁关系自动启停，同时检测各检测保护设备的状况；运行就地工作模式时，操作员手动操作按钮启动/停止胶带机，但所有保护设备均投入使用；运行检修工作模式时，操作员手动启动/停止胶带，保护设备可有选择性的投入使用，在检修模式下，我们使胶带低速运行。工作方式的改变，只有在胶带输送机不转时进行，胶带输送机运作时，不能改变其工作方式；

2） 程序设计中，报警停车等故障信号自动保持，即一旦发出故障信号，即使经维修后信号消失，计算机内仍保留信号故障状态，这时复位指令可以清除故障保持信号；

3）皮带输送机按照逆煤流启动，顺煤流延时停车，并具有闭锁功能；

4） 系统具有胶带机低速打滑、机头堆煤、超温洒水、烟雾、滚筒超温、沿线急停和跑偏等多种保护。下面简单介绍它们信号发生后的动作情况：

a.拉线开关：信号发出后马上发出急停指令，系统可以识别哪个急停开关动作，发出拉线开关声光报警。

b.堆煤：信号发出后，执行堆煤声光报警指令和急停指令。

c.跑偏：信号发出后，执行跑偏声光报警指令，此为一级动作，当报警时间超出一定时间段时，同时再执行急停指令，此为二级动作。

d.打滑；信号发出后，执行打滑声光报警指令， 再执行急停指令。

e.超速：信号发出后，执行超速声光报警和急停指令。

f.断带：信号发出后，执行断带声光报警和急停指令。

g.纵撕：信号发出后，执行纵撕声光报警和急停指令。

h.滚筒超温：信号发出后，执行滚筒超温声光报警、洒水指令和急停指令。

i.烟雾：信号发出后，执行烟雾声光报警、洒水指令和急停指令。

5） 对设备故障和工艺参数的异常实时报警，并进行声光提示，系统状态对位显示，更便于维护。

6） 可与工业电视系统配合，实时监视皮带机重点部位运行情况，以确保人员及设备的安全；具有喊话、打点通讯功能，基本实现无人值守。

7） 胶带运输机就地控制箱上设启停、起动预警按钮，设备启动前发出预警信号，提示有关人员应立即远离设备；现场可随时停车，若设备由集控启动，控制系统接到现场停车信号后，可作急停处理，实施故障停车操作。

8）具有联网功能，能与全矿井自动化监控系统可靠的联接、实现全局监控。

三、控制系统的抗干扰措施

1.抗供电电源干扰

本系统采用以下三点来有效控制供电电源的干扰：

1）采用专用电源，电源的供电要与大的用电设备分开，避免大用电设备启、停时对电源供电电压的影响。

2）控制的交流电源与PLC机之间采用双屏蔽的隔离变压器，其一次绕组的屏蔽层接中线，隔离供电电源的干扰，二次绕组的屏蔽层与PLC系统控制柜共地，使干扰信号入地。

3）在隔离变压器和PLC之间加装交流稳压器或交流低通滤波器（见图5-1），以滤除高频脉冲，提高电源稳定性，从而降低电网电压波动对PLC电源电压的影响。

2抗输入、输出端的干扰

1） 输入端有感性负载时，为了防止反电动势损坏模块，可在交流信号输入端并联RC浪涌吸收器或压敏电阻RV，在直流信号端并联续流二极管VD或压敏电阻RV或稳压二极管VS或RC浪涌吸收器等。如果与输入信号并联的感性负载大时最好使用继电器中转。

2） PLC的输出负载可能产生干扰，要采取相应措施加以控制，如直流输出端接续流管或压敏电阻或RC浪涌吸收器等保护电路，交流输出端接阻容吸收器或压敏电阻，晶体管及双向晶闸管输出端接旁路电阻保护。

3）接地系统抗干扰

PLC控制系统属高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等影响，装置之间的信号频率一般低于1，所以PLC控制系统接地应采用一点接地方式，如图5-3所示，接地线应粗一些，以减小各个电路部件之间的地电位差，从而减小地环流的干扰。另外，屏蔽地、保护地不能与电源地、信号地等各其他地接在一起，只能独立的接到接地铜牌上。

总 结：矿井胶带运输系统是分布复杂，部件繁多，且又要求运行协调一致的连续运输系统。因此在胶带运输系统集中电子监视和控制，保证胶带的安全可靠运行已经成为一种趋势，如何更好的实现矿井运输系统的集中安全控制管理是现在迫切解决的问题。而皮带机集中控制系统可实现对整个皮带机运输系统的遥测、遥信、遥控，提高生产效率、降低事故率，减少故障处理时间、减少现场操作人员、提高经济效益。

参考文献：

[1] 于学谦. 矿山运输机械. 徐州： 中国矿业大学出版社，1998，第2版

[2] 骆德汉. 可编程控制器与现场总线网络控制. 北京：科学出版社，2005，第1版

[3] 高钦和. 可编程控制器应用技术与设计实例. 北京：人民邮电出版社，2004，第1版

[4] 李斌，邹灿红. PLC控制系统抗干扰技术研究. 机电工程技术，2008，37，（4）：103-105

[5] 胡学林. 可编程控制器教程（提高篇）. 北京：电子工业出版社， 2005

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