煤矿胶带机PLC集中控制系统的设计研究

来源:用户上传      作者: 张红旺 高军民

　　摘要：煤矿胶带机性能的逐渐完善使其在煤矿的安全生产和安全运输过程中发挥着举足轻重的作用，然而其生产与后期维护成本也持续增高。要完成对煤矿胶带机的监控，降低胶带机的运行成本，成为了煤矿生产管理过程中的重点所在。本文通过对胶带机自身结构以及其监控系统的设计进行了分析，为胶带机的集中控制和运行管理效率的提高奠定了基础。
　　关键词：煤矿；胶带机；PLC；集中控制系统；设计
　　前言
　　煤矿运输工程领域当中，胶带机的远距离、高运转速度以及连续运输的能力，使其在运输行业中得到了广泛的应用。并且胶带机的运行非常稳定，容易完成自动化的控制以及集中控制，由此产生了较好的经济效益。同时胶带机的运行过程中消耗的能源较少，运行过程中所产生的阻力也非常小，不仅可以用于散装物料的运输，还可以运送大块件物料的运输，运行过程中具有很高的安全性和稳定性。
　　1.集中控制系统
　　1.1控制系统结构
　　煤矿胶带机PLC集中控制系统可采用常规的控制模式，也就是用宽带光纤、同轴电缆所组成的混合搭配的现场总控制。其控制结构包括四中方式。一是，控制模块分区单元通常选择ABB系列。这种产品具有非常高的转速，同时自身的功能非常强大且性能可靠稳定，在煤矿胶带机所使用的常规监控系统中使用非常广泛。二是，大距离大功率通信设备是煤矿PLC监控系统的主机系统，在胶带机的正常运转和后期维护以及诊断故障的后期处理通报中起着非常重要的作用[1]。三是，数据控制中心。系统结构的控制单元通常布置在煤矿胶带机的宏观调控中心，融合了胶带机的系统监视、警铃控制等安全操作主机界面，同时可以完成对胶带机所行进的转速曲线、随机运转曲线以及转速数据表的打印工作，从而为胶带设备的管理提供准确的宏观数据。四是，工业可视化模块单元。工业可视化可完成煤矿监控主机系统对环境的可视化监测，同时也是监控主机系统的重要组成部分。
　　1.2集中控制模式
　　煤矿胶带机的PLC集中控制系统有电子自动安全控制、手动安全控制以及随机实时安全控制三种安全控制模式。电子自动安全控制模式下，主机控制中心系统的主位机能实现以软件为依托完成各项安全操作，从而确保主机设备在PLC模式下依照与之相关的运行工艺要求完成不间断的运转。而手动安全控制模式有一系列的手动操作按钮以及安全解锁手动两种控制方式。安全手动控制是指在主机对相关的胶带设备所采取的非顺煤流动的安全启动模块，从而使顺着煤流出方向完成准确的启机停机，而安全手动扣锁模块则是在主机对相关胶带设备采取定时开启和定时熄灭，不与其它胶带设备之间进行互锁联动[2]。安全手动扣锁模块通常完成胶带机的整体检修。而实时准确的控制模块通常对单元完成有效地控制，在控制模块单元的自动按钮完成随机控制时，控制模块中心对该种胶带设备不起任何作用。
　　2.控制系统硬件设计
　　ABB系列的PLC内部结构构造模块化的设计，依据PLC采用在特定的场所上完成对要求模块所进行的组装与扩展，要求的控制系统模板涵盖机器电源、处理主机信号单元以及远程通信技术模块所组成。PLC监控系统是实现装配在胶带机转速场所的多种敏感性互感器的转出波段信号完成对应的分析，与此同时依据分析所产生的结果对自动控制胶带机的安全运转检测，从而形成对煤矿胶带机的准确控制。
　　2.1电动机的保护
　　首先，对电机电压进行测量以及带有继电安全保护装置的互感器进行实时安全监测，观察对应的电压是否有缺相现象。
　　其次，通过交流转换器以及电流感应器监测电机电流是否正常，从而启动对ABB系列胶带电机的过流保护。交流转换器是监测PLC系统中的重要硬件电器，可以通过电网中的交流曲线信号分离转换为特定标准的工业需要的交流信号，以易于PLC以及各型仪表电器等装备的信息搜集。交流转换器可使用高度稳定且抗信号干扰能力非常强的三线制供电方式。交流转换器，采用三线的方式完成供电，从而完成在特定电量控制下的最优化配置[3]。
　　最后，还可以采用温度遥感器对胶带电机转子绕组的变化温度以及电机中轴温度进行实时控制监测。
　　2.2胶带机的监控保护
　　在胶带机机身的侧翼凹槽处配备一对限位元件，为胶带机在运行过程中出现偏离轨道现象起到保护的作用。胶带机的运行偏离轨道是经常出现的常发故障，当胶带机运行偏离轨道到达特定的范围时，大概超过4%左右时，胶带机系统的限位装置就将完全闭合，同时起动事先设定完成的PLC的内部开关参数，由此实现了PLC监控系统对胶带机运行偏离轨道的保护力度。
　　以速度感应器为依托完成对胶带机运行转速的控制，同时速度感应器还可以将胶带机的运转速度调控为PLC控制系统可采用的电子模块信号输送到系统主机当中，胶带机系统实现对数据进行分析、监测，从而自动开启预先设定好的控制装置。
　　3.控制系统的软件设计
　　ABB系列的PLC集中控制系统以电子通信元件为依托完成与计算机硬件的相连接，同时在计算机终端完成软件的程序编写工作。煤矿胶带机PLC控制系统依据主机系统运行的要求，编写应用程序，其中涵盖子程序、主程序和运行中断的待处理程序等，这些编程当中涵盖胶带机运转中对应的参数要求，例如，自锁条件、警铃显示以及故障提示等。PLC控制系统的软件程序编写通常采取曲线图完成编写，在程序编写过程中要完全考虑到胶带机的运行故障警示。在ABB系列的PLC集中控制系统正式使用之前要完成相应的调试工作，从而解决系统运行当中出现的问题，确保在运行中的安全可靠。
　　4.结论
　　采用ABB系列的PLC集中控制系统完成对煤炭胶带机的全程自动化监控，提高了胶带机的运行效率和煤矿的经济利润，其运行安全可靠、处理数据快及拥有相应的联锁保护装置，都是传统意义上的控制系统所无法比对的。胶带机的安全操作人员，要加强对PLC集中监控系统的技能掌握，更好的为煤矿安全生产活动贡献自己的力量。
　　参考文献：
　　[1]杨秀春，李明宅.煤层气排采动态参数及其相互关系[J].煤田地质与勘探，2011，11（10）：110-112.
　　[2]吴晓东.煤层气单井开采数值模拟的研究讨[J].石油大学学报，2012，12（11）：132-135.
　　[3]倪小明.不同构造部位地应力对压裂裂隙形态控制研究[J].煤炭学报，2013，11（01）：156-160.
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