变频调速在带式输送机中的应用研究
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摘要：煤炭输送是煤矿工业的重要环节，而煤炭输送中使用最多的是带式输送机。本文从带式输送机的作用、使用环境进行了分析，提出了带式运输机在使用中常见的故障和应对措施。机电一体化技术整合了计算机、电气、机械、微电子等先进技术，应用到带式输送机系统中，可以有效提高煤炭输送效率，节约了企业生产支出，降低了工人的劳动强度，减少了危险的发生。
关键词：变频调速;煤炭运输;输送机;效率
中图分类号：TD633 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）04-0000-00
0引言
煤炭输送线在煤炭工业中起着非常重要的作用，煤炭输送如果停滞，不仅影响到煤矿的正常运行，而且影响到采煤量和经济效益。一些低端、落后的控制机械无法满足生产的需要，如输送带控制系统，使用的是继电器-接触器控制逐渐被淘汰。機电一体化技术应用比较广泛，如应用到矿井提升系统、采掘工程、支护设备等。变频调速是控制系统中使用较多的控制方式，与传统的继电器-接触器控制相比，PLC控制比较稳定，可靠性高。传统的继电器-接触器控制系统是开环控制，而PLC具有PID闭环控制功能。因此，机电一体化应用到带式输送机非常有必要[1]。
1 PLC功能简介
PLC也称为可编程控制器，是为工业环境下设计、研发的数字控制系统，存储器里的程序是可修改，移植性很高。
由图1可知，PLC由CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块和编程器五部分组成。由于PLC具有各种等级的I/O口，所以直接和开关、接触器、电磁阀和指示灯相连。高端PLC采用模块式结构，各模块之间独立存在，体现了PLC组成的灵活性。输入信号和驱动单元直接和PLC相连，通过内部程序设计来完成控制。总之，PLC是在继电器-接触器控制的基础上演变而来，可靠性高、抗干扰能力强，通用型强、操作简单、用户使用方便等优点。
2 PLC和变频器组合
选用的西门子S7-300系列PLC和西门子M440变频器，其中S7-300PLC采用模块化结构，易于实现分布式配置，优点是：电磁兼容性强、抗震动冲击性能好，最主要是性价比高，广泛应用于工业控制中。变频调速系统简图见图2，变频系统控制框图见图3。
从图2和图3中看出，总控制台是整个控制系统的控制枢纽，可以实时监控运行环节和步骤，通过组态制作各种柱状图，数字和动态同步显示，闭环在线监控输送机的状态和数据，达到稳定运行的目的。总控制台还可以发布命令，通过PLC到达控制终端，接收反馈的数据，PLC将反馈数据和设定数据比较，采用PID在线补偿的形式纠偏。
变频器速度调节如下：（1）将PLC模拟量输出模块通过电缆连接至变频器的频率给定端子，将变频器频率信号源设定为外部4～20mA，通过模拟量输出模块的4～20mA对应0～50HZ。（2）变频器频率给定还可以以数字量脉冲的方式给定，即按一次按钮向变频器给定一个脉冲，频率相应的增加和减少，前提是在变频器中设置好每次脉冲频率增减的幅度和信号源[2]。
3变频调速应用到输送带控制中
一个新控制系统替换原有控制系统，必须经过详细的论证，理论上可行，再付诸实践。
（1）传统输送机使用中，空载功率消耗较大，为总功率的30%左右。不宜长距离输送，易发生跳链、电动机发热、减速器过热、满载时不能传送力矩等问题。机械装置应定期检查，发现问题及时处理;电气部分通过传感器反馈，PLC处理来完善电动机发热等问题。
（2）变频控制系统。PLC和变频器控制系统代替了传统的继电器-接触器控制。该系统集成度高，人机界面采用组态显示，能很好的将输送机各环节的参数和数据显示在界面上，一旦出现异常，操作者可以马上处理，甚至关停设备。PLC有专用的存储器存放数据，通过数据分析，得出输送机的各项性能指标。变频调速系统采用传感器实时反馈数据，PLC将反馈的数据和设定参数进行比较，如有偏差及时纠偏，保证输送机的平顺性。该控制系统加减速时间通过设定变频器的参数即可，如果检测到皮带上没有物体，变频器的频率降低使皮带速度降低，减少电机的无功功率。
4结语
基于输送机的PLC变频调速系统的设计，采用变频调速系统是最优化选择之一。该方案很好的提升了输送机的运行状态，使控制系统更加完善。通过研究和论证，该方案是切实可行的，改进后的变频调速系统操作简单、运行可靠，把输送机单一的开环控制系统升级为多回路闭环控制系统，提高了系统的稳定性和动态品质[3]。
参考文献
[1] 孙启嘉.多PLC变频调速和低频制动的矿井提升机控制系统设计[J].电子技术与软件工程，2015（6）：174-175.
[2]李剑峰.PLC及变频控制在煤矿立井提升机中的研究应用[J].变频器世界，2017（1）：69-73+76.
[3] 张全.矿井提升机变频调速系统应对供电质量的控制策略[J].中国新技术新产品，2016（11）：151-152.
收稿日期：2020-03-02
作者简介：杜佳琳（1980—），女，黑龙江哈尔滨人，本科，助理工程师，主要从事煤矿安全相关工作。
Research on the Application of Frequency Control in Belt Conveyor
DU Jia-lin
（State Key Laboratory of Coal Mine Safety Technology， China Coal Technology & Engineering Group Shenyang Research Institute， Fushun Liaoning 113122）
Abstract： Coal transportation is an important part of coal industry， and the belt conveyor is the most used in coal transportation. This paper analyzes the function and using environment of the belt conveyor， and puts forward the common faults and Countermeasures of the belt conveyor in use. Mechatronics technology integrates computer， electrical， mechanical， microelectronics and other advanced technologies， which can effectively improve the efficiency of coal transportation， save the production expenditure of enterprises， reduce the labor intensity of workers， and reduce the occurrence of risks when applied to the belt conveyor system.
Key words： frequency control; coal transportation; conveyor; efficiency
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