带式输送机集中控制系统开发与应用

带式输送机集中控制系统开发与应用

杨玉章 李刚 

山东能源重装集团鲁南装备制造有限公司 山东枣庄 277000

摘要：利用现代化技术手段，构建应用于井下的带式运输机集中控制系统，实现对输送机作业效率的提升，对于提高井下作业综合效率，推动矿井效益整体提升有着积极意义，是矿井现代化发展的必然选择。本文基于带式输送机集中控制系统开发与应用展开论述。

关键词：带式输送机；集中控制系统；开发与应用

引言

皮带式矿用输送机是一种复合性的自动化矿井内部输送装备，在矿山生产作业中扮演着重要的角色。输送机的运行状态将会影响矿业公司的生产量。根据皮带式矿用输送机的工作机理分析矿井内输送机的组织，搭建集中的输送机系统，对系统内的各个设备进行统一调配，自动控制相关设备的动作，通过采用这样的系统，对降低成本，提高效率，延长设备的寿命具有重要的意义。采用高科技解决方案，搭建适用于矿井下皮带式矿用输送机远距离和统一操控系统，达到对皮带式矿用输送机工作效率的提高，该系统对于提升矿井内部工作总体效率。

1皮带式矿用输送机远距离和统一操控系统的简介

皮带式矿用输送机的远距离和统一操控系统根据矿井内部作业开采的特性配备了一整套完备的自动控制功能和问题报警功能，能够为开采计划的顺利开展和安全进行提供大力支持，极大限度避免开采矿石过程中出现危险的情形，而远距离和统一操控系统自动化控制与问题报警功能的表现在皮带式矿用输送机使用中着重体现在如下几点：依靠远程监控中心的侦测系统达到对矿井内部皮带式矿用输送机远距离和统一操控系统工作的整个过程即时监控，并对开采工作相关数据采取实时采集；采样所获得的参数由系统软件自动解析，所得到的数据与预先设定的初始参数，便于以最快的速度捕捉到错误报警，并可以将问题出现的位置、详细说明、可能出现的源头等信息展现给数据监控人员，有利于数据监控人员采用有效的防范手段。与此同时，皮带式矿用输送机的远距离和统一操控系统还具有自动存储上述信息的功能，方便售后服务人员调取记录，进而为今后出现类似故障的顺利排除提供信息和范例。

2 PVD智能驱控系统主要特点

带式输送机的控制系统从基于固定力控制的自动控制，逐步发展成现代普遍采用的自适应控制，自适应控制有效提高了自动化水平，提升了控制效率。但是自适应控制是基于传感器数据的参数的反馈控制，对复杂多变的环境和自动故障处理方面存在不足，急需新的控制理念优化目前的自适应控制系统。1）系统启动平顺，可实时调节。永磁变频电机的动力输出非常平滑，直接连接传动滚筒，缩短了整体传动链，使系统运行相对平稳，运行过程中振动小、噪音低、可靠性高。变频技术实现了渐变式启停车功能，可保证匀速启动，不但解决了传统电机瞬时启动大，电流对电网带来的冲击，同时也减少了因启停时转矩剧烈变化导致的系统强烈冲击，可有效减少电网故障以及机械故障。2）采用多机平衡控制，能耗降低。本系统无减速电机和液力变矩器，传动效率高，接近100%。另外永磁电机无需励磁，减少能源消耗。永磁电机可实现25%～120%负载范围内的高效运行，特别是在低速、低载荷状态下优势显著。传统的运输驱动系统传动效率约为85%，异步电动机能耗为国际IE1级。本系统传动效率约为94%，永磁电机能耗为国际IE4，整体综合节能效率超过6%。而且，永磁电机匹配的控制方式能够恒定输出2倍与额定负载转矩的启动转矩，相对于传统驱动的异步电机在同样条件下启动转矩仅为额定负载的55%，适应性更好。3）采用输送机自检模式，适用于低速、安全运转。本系统在零速时可满转矩输出，从而实现重载状态下启动；双闭环矢量控制可实现驱动多功率平衡；在变频控制下，可实现输送机“S”曲线启、停；变频模式下，可解决下运制动和紧急停车等问题。

3地面远程监控

矿井的地面监控中心配设有监控主机和备机、监控软件及服务器等。其中，上位机软件选用SCADA组态软件，该软件整体可分为服务器层面和客户端层面，服务器层面主要用于对收集汇总的井下输送机运行数据进行整合分析；客户端层面主要借助服务器的通信功能，实现与作业人员的人机互动，不仅使作业人员实时了解带式输送机运行状态，还使作业人员通过相应的操作工序对带式输送机运行进行远程操控。此外，服务器还能够对日常监测所得数据进行长时间存储，并通过SCADA软件对历史数据进行调取和分析，为更好地操控井下带式输送机提供数据支撑。作业时，SCADA软件能够结合生产实际需求，对操作界面不同设备的显示图形、尺寸、形状等进行修改，并通过动画的方式呈现各设备运行状态，确保作业人员能够及时掌握设备运行状态。一般来说，“灰色”代表设备未投入使用，“绿色”代表设备正在正常运行，“红色”代表设备存在故障，而且在出现设备故障时，系统还会出现相应的语言报警和文字提示，对故障内容及位置予以显示。

4 PLC

控制软件

整个系统的运行均是借助所编写的PLC程序运行达成，从而实现对多条带式输送机的综合自动调度。其中，设备的控制操作流程为：在作业启动信号发出后，PLC程序操控系统使得所有带式输送机按照逆流方向进行一对一的顺序启动；在作业停止信号发出后，程序操作各带式输送机按照顺流方向一对一顺序停车。这种启动和停车顺序的目的在于避免运输皮带上发生煤料堆积的情况，从而引起设备故障。所有带式输送机上均配设有电气联动装置，当一个或多个设备发生故障后，需第一时间通过本级联锁控制系统对本级设备及上级设备进行停止保护。而当发生严重事故时，系统会强制停止系统中所有设备，并点亮相应的故障指示灯，发出声光报警。若无故障，则系统会借助光电监测装置对皮带所处位置予以确定，并根据皮带所处状态进行相应的皮带松紧操作，保证带式输送机在适当的张力下运转。考虑到带式输送机作业过程中时常发生跑偏现象，且跑偏量过大时会对带式输送机正常运行造成严重阻碍，需选用跑偏开关对跑偏现象进行防治，即在带式输送机左右两端，依照不同输送带长度，在机头和机尾布设若干个跑偏开关，作业时一旦皮带发生明显的跑偏现象，则PLC会立即收到跑偏开关发出的信号，进而控制整个系统停止运行。

结束语

带式输送机广泛应用于矿石等物料输送，其张紧装置是输送机正常启动、运行的核心部件，它的自动化控制平水决定着矿石开采运输效率。当前我国铜矿等多分布在偏远山区，区域广阔且矿井深长，每个矿区同时有多台带式运输机在协同工作，带式输送机的运送负载、运行工况和工作环境等变化范围较大，这使得带式输送机必须具备大运量、长距离、井下高可靠性和大功率等性能，对张紧装置的控制提出了更高的要求。带式输送机作为煤矿生产作业所不可或缺的关键设备，确保其运行的高质、有效对于矿井生产效益的提升有着积极意义。管理管理者应当针对传统带式输送机控制系统存在的不足，积极引进PLC技术、组态技术等先进技术，实现对带式输送机运行状态的实时监测和故障诊断，从而有力推动带式输送机运行综合效益的增加。

参考文献

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