浅谈PLC集中控制系统在煤矿胶带输送机上的应用

　　摘要：“PLC”可编程序控制器因其功能强大、可靠性高、对煤矿环境适应性强、用途广泛灵活、编程简单等优点，在煤矿上得到了广泛应用。随着胶带输送机的广泛应用，大大提高了煤矿输煤运煤系统的效率，采用PLC作为煤矿胶带输送集中控制的核心，提高了系统的可靠性和工作效率，减少了操作和维护人员，并为生产和调度管理提供了极大的方便，该系统设置了现场控制站和一个控制主站，本文对PLC集中控制系统在煤矿胶带输送机上的应用作出详细介绍。
　　关键词：PLC集中控制系统；煤矿胶带输送机；应用
　　
　　前言
　　煤矿胶带机集控系统运行安全可靠与否直接影响矿井的经济效益。为提高系统的可靠性和安全性，实施集中监控，实现系统的综合保护和集中监控，是十分必要的。
　　上海埃意实业有限责任公司生产的智能皮带机集中控制与监测系统是应用于矿山皮带运输自动化的高科技产品，本系统是以《煤矿安全规程》为依据，总结矿山运输过程中所出现的事故，本着安全性高、实用性强、具有先进性的特点而研制开发的新一代综合控制系统。
　　1、PLC集中控制系统介绍
　　塘内煤矿的皮带机集中控制系统由KXJW6-1140S型隔爆兼本质安全型带式输送机控制箱(以下简称控制箱)和TH6-24S型本质安全型操作台(以下简称操作台)组成矿用带式输送机的电气控制系统(以下简称系统)。控制系统主要位于控制箱内PLC和继电器等组成。控制箱分主腔和接线腔二个独立的腔体，主腔是隔爆结构，接线腔是隔爆兼本安结构。主腔是快开门结构，与电源开关有机械闭锁，所有控制器件安装于内。接线腔是螺栓固定结构，塑料挡板将接线端子分为隔爆和本安两个部分。接线腔四周有3个允许电缆外径为φ20～30mm的电缆引入装置，可接1140V电缆，其余的是允许电缆外径为φ8～15mm的电缆引入装置。系统能够配合各种矿用带式输送机专用机电设备，如矿用隔爆型磁力起动器、矿用调速型液力偶合器、矿用电机软启动器、变频器等等，实现矿用带式输送机各种控制要求，如电机的分时起动、胶带的慢速起动，多机驱动和中间驱动等功能。系统配套各种矿用带式输送机专用保护装置，如烟雾、堆煤、测速、拉线、跑偏、（强力皮带纵撕）等等，加之自带的电机电流显示、带速显示，拉线/跑偏对位指示、故障指示和设备运行指示，能够满足矿用带式输送机各种监控要求和保护要求。系统可以极为方便、形式多样地构成多机集控网，实现远程控制和通讯，甚至能与其他的监控系统进行各种协议的通讯。系统操作简单、性能可靠，为免维护型，是矿用带式输送机理想的电气控制系统。
　　2、PLC系统的软件设计
　　软件采用梯形图编程，据模块化原则划分为相对独立的功能块。系统开机以后，首先检测工作状态选择按钮，若处于工作方式，则进行正常的运行；若处于检修或事故状态，则转入相应的功能块。任何情况，急停按钮均可停止全部设备，以备突发事故时使用。将远方操作按钮作为远方操作站的一次信号，规定了在设定方式下，不同工作线路设备的运行状态和在线设备的联锁起/停条件。如正常工作时，要求系统中各电动机按逆工艺流程方向依次延时起动。为防止其中一台设备故障停运造成物料堵塞，各个电机需有前后运行联锁。正常停车为尽快出清物料，减少设备空转时间，要求各电动机按顺工艺流程方向依次停止。在检修状态，可单独运行本地设备，直到处于工作方式或检修结束，才由主控台起作用。
　　3、PLC系统的主要功能
　　系统的主要功能有：①通过该系统，胶带巡检人员可随时与沿线人员通话，便于检修、联络。系统带有速度、过流的模拟量检测；②在计算机屏幕上动态显示全系统工况、主要保护、参数及每台设备开停、速度、运行时间统计等，实时显示胶带输送机和各种保护传感器的工作状态，还可显示胶带输送机的故障类型、故障发生时间及故障位置等，同时系统对操作记录、启停记录、电流检测记录、传感器状态记录、设备开机率统计记录、运行状态记录等都可保留1年，工作人员可随时翻看记录和相关历史数据；③系统可对PLC出现的故障进行屏蔽，及时调整设备参数，以保证故障后设备在最短时间内恢复运行，当系统的PLC扫描器和适配器发生故障时，系统会通过网络的通讯情况判断故障，并发出报警；PLC的I/O模块发生故障时，CPU会通过I/O模块的状态位侦测到故障及故障内容，系统会发出报警；当模拟量的传感器或信号线发生断线故障时，PLC通过测量值判断故障并发出报警；④保护胶带输送机，在胶带机上的给煤点均设置堆煤保护和纵向撕裂保护，以防止胶带机事故的扩大化；每隔约100m设置一对跑偏开关，一级跑偏用于故障报警，二级跑偏用于故障停车；胶带输送机，均设拉线开关，用于紧急情况下的停车，急停拉线开关的安装间距均按100m进行配置，并可扩展下胶带的跑偏保护，以保证设备和人身安全；在胶带机头设置堆煤传感器，防止堆煤事故发生；在胶带机设置胶带速度传感器，以检测超速及打滑事故发生；在胶带巷道设置烟雾传感器，以检测胶带巷道的烟雾浓度防止火灾事故发生；在胶带机的主滚筒设置温度传感器，随时检测滚筒的温度，并配备自动撒水装置，在滚筒超温时实现自动撒水并对主滚筒进行降温；⑤自动生成用户所需要的各种年、月、日统计报表，并能按报表管理要求打印各种报表和各种记录、趋势曲线。
　　4、PLC集中控制系统的工作原理及控制方式
　　4.1系统的工作原理
　　采用PLC作为控制中心，采用串行通信方式实时监测拉绳、跑偏、温度、烟雾、开停、速度、堆煤、洒水、电流、电压、物料等传感器的检测的信号及执行设备的状态信号。操作人员在地面监控室通过计算机控制井下各胶带输送机及给煤机的顺序启、停控制，实现集中自动控制。
　　4.2控制方式介绍
　　1）地面集控。地面集控分为地面远控集中控制和地面自动集中控制，在每部胶带输送机机头安设了胶带输送机集控操作台，当该操作台的远程/就地显示远程时表明此时操作人员在操作室可直接通过键盘或鼠标点击就可以完成对该胶带输送机的地面远程启动操作，当地面集控人员点击该胶带输送机启动字样时该胶带输送机就会启动。如此可以同样的操作完成对任何一部胶带输送机的远程启动。在地面远程单机操作的基础上可使胶带输送机与胶带输送机之间联合闭锁，让胶带输送机按照逆煤流开、顺煤流停的原则开停。操作人员在操作室可根据实际需要实现设备的单启、单停，联启、联停等操作。
　　2）人工就地控制。人工就地控制：井下操作司机、检修人员可分别在各条胶带输送机机头及其它设备机头控制该设备的启停。当该胶带输送机集控分站的远程/就地按钮显示就地时，此时地面集控室操作人员不能完成对该胶带输送机的远程操作；若要对其操作只能由司机亲自去胶带输送机现场去按启动按钮方可启动该胶带输送机。该按钮在点动胶带输送机或检修胶带输送机时适用。
　　5总结
　　PLC集中控制系统通过集中控制和工业电视相结合，对井下主煤流强力胶带输送机和给煤机及煤仓漏斗等相关设施进行监测，实现了主煤流系统的集中控制，充分体现了自动化产品的高品质和优良的可靠性，实现了胶带输送机的安全高效运行，保证了煤矿的安全生产和经济效益的不断提高。
　　通过改善生产运输设备的安全性能及应用堆煤保护器，跑偏传感器，降低了职工的劳动强度，塘内煤矿的皮带机维护工的工作由定岗制改为巡检制，减少皮带机司机27名，以人均收入2万元计算，则每年节约开支54万元。