皮带集控系统设计方案

皮带集控系统设计方案（精选6篇）

篇1：皮带集控系统设计方案

长治襄垣七一矿业集团 主运带式输送机电控系统

技 术 方 案

2011年10月山西华鑫电气有限公司 长治襄垣七一矿业集团主运带式输送机集控系统技术方案

长治襄垣七一矿业集团 主运带式输送机电控系统

技 术 方 案 主运皮带机主要参数

皮带机长度(m)电机功率(kW)输送量(t/h)输送机宽度(mm)运行速度(m/s)拉紧装置 电机电压(V)制动方式 驱动方式 坡度

480 2*250 600 1000 2.5 配重小车 660

盘式制动器、逆止器

防爆同步变频器+防爆永磁同步电机

23度 方案概述

矿用带式输送机电控系统针对带式输送机的配置情况，对每条输送机的配置进行了设计，选用行德国西门子S7-300系列PLC作为系统的控制核心，并配有PC上位机系统，可实现下述功能：

 联锁功能：电控系统与井下给煤机之间设有循“逆连锁功能，逆煤流起车、顺煤流停车” 原则，并能在事故情况下不堆煤（紧急停车）。 具有集控、手动、闭锁三种工作方式。

 电控装置与变频装置配合，控制胶带输送机的起、停，实现皮带机软启动，能满足其较低加速度平稳起动和重载起动要求，确保两台电机之间的负荷平衡。

 显示屏终端显示功能：显示胶带速度、跑偏、闭锁、打滑、堆煤、烟雾、温度等故障信号，上位机主站上实现自动声光报警及故障提示，在人机界面终端有汉字提示及报警。 信号系统

（1）具有起动预告的声光告警信号，且预告信号与开车闭锁。（2）胶带沿线、控制室及生产系统之间设有联络信号。山西华鑫电气有限公司 长治襄垣七一矿业集团主运带式输送机集控系统技术方案

（3）事故预报及事故停车声光报警信号。

 显示屏对皮带机设备的运行状态实现动态图形化监视；

 显示屏对皮带机所有设备提供完全的故障显示，跑偏、闭锁等沿线保护的动作指示，声光报警；

 实时显示和存储所有检测的运行数据，如带速、运行时间等；

 按该机的自身特点，提供合理优化的起动加速度、运行调速控制、不同工况下的操作方式、可视化监控的软件程序设计，以保证带式输送机的安全经济可靠运行。系统配置

矿用带式输送机保护装置主要有矿用隔爆兼本质安全型可编程控制箱、操作台、PC上位组态系统、皮带保护传感器、电话和信号装置、视频监视系统、控制电缆等组成（见附图）；控制箱既作为本条皮带的控制核心，又承担起与变频器及皮带保护之间的数据通讯，从而组成一个既相对独立有紧密联系的控制系统；PC上位组态系统，不仅对控制系统的控制运行数据进行采集和存储，将这些数据上传至调度系统，同时又作为井下视频监视系统的地面监视分站。主要由以下设备组成：

 KXJ1140(660)矿用隔爆兼本安型可编程控制器  矿用本安型操作台  PC上位组态  皮带保护传感器  视频监视系统

 保护及控制所需的控制电缆

3.1 KXJ1140(660)矿用隔爆兼本安型可编程控制箱

KXJ1140(660)矿用隔爆兼本安型可编程控制箱如图，其外形尺寸为长814mm 宽670mm高1005mm，重量为230kg。

KXJ1140(660)矿用隔爆兼本安型可编程控制箱是电控系统的控制核心，能够可靠实现以上所列电控系统的全部性能要求，完成整个系统的数据采集、设备控制、信息传输，主要由PLC、数据转换模块、本安电源、光耦板、中间继电器等组成；控制箱和矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置之间通过数字量输入输出 山西华鑫电气有限公司 长治襄垣七一矿业集团主运带式输送机集控系统技术方案

接口及Profibus-DP现场总线进行交换数据，来控制变频器的起停，读取变频器的运行状态；通过MPI通讯与本安操作台进行数据交换、读入操作台的状态，按用户开发编制在用户存储器中的程序进行逻辑，定时，计数，移位等操作，把结果输出到被控装置。提供自身及操作台所需的电源，实现本安和隔爆信号的互相转换。

控制箱的核心控制部件选用西门子S7-300中315系列CPU,它有一个PROFIBUS-DP口,和变频器PLC通讯,一个MPI通讯口，和它所带的操作台上触摸屏通讯。PLC预留20%的输入和输出通道。

设有以太网通迅接口，实现远程监控功能。可迅速接入与矿井自动化系统的组成以太网，在原有的监控系统（本公司设计安装的）中很方便就可以将对本条皮带的监控加入，本在集控室监控变频器的运行参数，并记录分析。

控制箱作为带式输送机监控系统，可实现下列功能：

3.1.1 采集工作方式选择开关（在操作台上）：集控、手动和闭锁。

在选择“集控”档位时，系统皮带的控制权归本电控，根据选择的流程，按照预定的程序，进行集中控制；系统的操作权归主站操作台上的集控用起动、停止按钮控制。遵循“顺煤流停车、逆煤流起车”原则。

在选择“手动”档位时，通过操作台上的所控设备按钮，手动开停所有设备包括对皮带的启停，此时只保留沿线停车保护。手动方式主要是用于设备调试时使用。

在选择“闭锁”档位时，系统处于停止状态。3.1.2 系统开车前的信号预告。3.1.3 紧急停车和故障复位按钮。3.1.4 采集皮带机的运行情况，如带速。

3.1.5 读取变频器的运行情况，如运行电流、频率、及具体故障。3.1.6 可以连接煤炭安全规程中所规定的所有皮带保护传感器。

3.1.7 采集各种皮带保护传感器的动作情况，并按照程序设定输出相关动作，如报警、停车。

3.2 矿用本安型操作台

胶带运输机监控系统在此条皮带机头专设1台矿用本安型操作台（如图）操作台配有10寸HMI显示屏。山西华鑫电气有限公司 长治襄垣七一矿业集团主运带式输送机集控系统技术方案

操作台与可编程控制箱配套，能可靠实现对带式输送机的各种控制及显示。

3.2.1 HMI具备“电机电流”、“胶带运行速度”的显示功能；具备“跑偏/拉线”的对位显示功能； 3.2.2 操作员可以通过HMI方便快捷的整定控制系统的相关参数。

3.2.3 提供工作方式的转换功，变频器运行显示，制动闸“松闸”及其它关联设备运行等各种工作状态的绿色LED指示；

3.2.4 具备“沿线急停、温度、烟雾、纵向撕裂、煤位、跑偏、张紧限位、速度、超温洒水”等各类常规保护类故障的红色LED指示，具备各种故障报警功能。

3.2.5 设有自动控制区与手动控制区，手动控制区有变频器、抱闸等关联设备的起/停操作按钮。

3.3 皮带保护传感器

皮带机所配备的故障保护接入控制箱中，一旦出现故障，影响本机的运行。保护传感器包括速度传感器、纵撕传感器、跑偏传感器、堆煤传感器、拉线开关、温度传感器、烟雾传感器等。各个保护装置接点直接进入控制箱的PLC，当某个传感器动作时，系统上有具体显示，同时伴有语音报警，跑偏、拉线故障能显示故障的具体位置。3.3.1 拉线急停保护

拉线开关用于控制急停的闭锁保护及故障识别，当拉线开关动作时，控制箱发出报警信号并紧急停车，每50米配置一台。拉线开关配备多组点，可分别进入PLC系统和控制回路。3.3.2 跑偏保护

跑偏传感器用于皮带跑偏的检测和保护，成对使用。当皮带跑偏时传感器动作,系统发出声光报警信号，正常皮带机头、机中、机尾各配置二对，固定安装于带式输送机两侧支架上，上下皮带各一对，跑偏开关的滚轮部分在受到偏离中心运转的输送带的边沿挤压后产生偏转，当滚轮偏转到一定角度时触发开关接点动作。

3.3.3 堆煤保护

堆煤传感器是吊挂在皮带机头、给煤机卸载处，当卸载点发生堆煤时传感器动作，系统立即停车并发出报警信号。山西华鑫电气有限公司 长治襄垣七一矿业集团主运带式输送机集控系统技术方案

3.3.4 打滑保护

速度传感器是探测皮带的速度及加速度，实现超速打滑保护。由于皮带起动时的速度比较低，一般在PLC程序里设有一定时间的延时，当时间超过设定值时，程序才开始对速度传感器进行监视，并把实际反馈回的速度值与设定值（通常为额定速度的80%)进行比较，通过判断，输出打滑信号。3.3.5 烟雾保护

在机头驱动和中间驱动部下风向处设置烟雾传感器。有烟雾产生时，往往是皮带打滑摩擦着火，该传感器报警接点动作，立即停车。3.3.6 温度保护

传动滚筒轴温度保护的功能。

温度探头的安装在传动滚筒轴承处，温度一旦超限，接点动作，立即停车。3.3.7 超温洒水

当烟雾传感器和温度探头动作时，洒水电磁阀吸合，开通洒水管洒水。3.3.8 纵撕保护

安装在皮带机头或给煤点向皮带给煤的落煤处，因为皮带纵向撕裂一般都是由于向皮带上卸煤过程中，出现大的并带有尖状突出的矸石或有锋利的钢钎时才会发生。当皮带发生纵向撕裂故障时，传感器动作，系统立即停车并发出声光报警信号。3.3.9 通讯及启动告警

系统配置扩音电话和启动前语音告警装置。维修人员可通过皮带沿线设置的扩音电话与各皮带分站联系，故障保护时，系统通过沿线语言装置，进行语言报警。每100米配置1台。3.3.10 皮带张紧保护

和配重小车配合，通过行程开关检测小车位置，实现皮带张紧保护。山西华鑫电气有限公司 长治襄垣七一矿业集团主运带式输送机集控系统技术方案

3.3.11 其他保护

紧急停止按钮，系统同样进入故障停车程序，可以对皮带实施紧急停车。

3.4 视频监视系统

视频监视系统实现机头、机中、机尾电视画面监控功能。由防爆摄像仪、视频光端服务器、信号传输光缆及防爆监视器组成。在设备关键部位和皮带重要地点安装3台防爆摄像仪，通过视频监视设备的工作状态，便于及时排除故障。在主站设置主站光端机转换控制箱，防爆摄像头采集到的视频信号经光纤传送到主站光端机，经光电转换送入设在控制主站的监视器（自带画面分割器）。在主站操作台附近设置1台视频防爆监视器、1台控制箱（光电转换）用于显示现场采集到的视频信号。1台监视器可同时显示3台摄像仪信号，还可将其中任一画面最大化，进行单独显示。

视频监视系统提供上传地面视频信号的光缆接口，便于将井下视频信号上传至地面集中控制中心。

3.4.1 最大可支持8~16路视频、音频输入。3.4.2 支持多种智能手机实时查看。3.4.3 支持邮件及短信报警功能。

3.5 主运带式机实时监测系统

主运带式实时监测系统是将先进的自动控制、通讯、计算机技术、信息技术和现代化管理技术结合，将矿井生产与统计作为一个整体进行管理，提供整体解决方案，以实现优化运行、优化管理，从而对提高生产运行状况、安全水平、事故灾害预测预报以及生产业务管理产生重要的作用。

主要功能如下：

3.5.1 显示功能：

在地面集控室由工控机显示各皮带的运行状态、显示各皮带的各种运行参数。设有各皮带的故障信号显示，并伴有声光报警，提示 山西华鑫电气有限公司 长治襄垣七一矿业集团主运带式输送机集控系统技术方案

值班人员采取有关措施。

3.5.2 权限管理

用户权限设为管理员、程序员二种。程序员和管理员能进行：用户管理、软件配置。3.5.3 报表管理功能

进行生产管理，包括事件记录、运行日志报表、各设备累计运行时间、各设备起、停 时间等。

3.5.4 打印功能

实现各种报表的打印，打印有关资料，如各皮带机运行日志报表、运行时间，停运时间，故障信息等，可实时、定时或者手动打印。

3.5.5 通讯功能

地面上位机预留网络接口，提供通讯协议，可与矿井综合自动化系统联网，实现 在矿井调度指挥中心全方位监视原煤生产、储装运及选煤厂系统。

3.5.6扩展功能

该系统具有强大的扩展功能，可以方便地增加保护装置，对系统可方便地增加 被控设备数，也可以与别的控制系统联网，形成更大的监控网。

3.5.7 冗余功能

地面监控室设置两台计算机（配置大屏幕液晶显示器），两台计算机分为主控计算 机和辅助计算机，两台计算机通过TCP/IP 标准通讯协议相互通信，互为备用，并可进 行自动切换。山西华鑫电气有限公司 长治襄垣七一矿业集团主运带式输送机集控系统技术方案 系统配置

长治襄垣七一矿业集团带式输送机集控系统配置

皮带机参数：电机：2×250KW/660V矿用防爆永磁同步电机，皮带总长480m，带速2.5米，带宽1米，坡度23度，选用两台矿用隔爆兼本质安全型同步变频调速装置。序号 一

567

213

415

型号及名称

皮带机电控(含视频)KXJ5-1140(660)(A);矿用隔爆兼本安型可编程控制器 矿用本安型操作台(含10寸触摸屏)

KHL1-0.1/24;矿用本安型拉线开关(智能带插头)KBP-1/127;隔爆型跑偏开关(智能二级)KTC1.1 闭锁式扩音电话 GUJ20;矿用本安型煤位传感器 VCS-P测速装置

GSC5000(B);转速传感器(含30米线)GVD-0.35 本安型纵向撕裂传感器 GQQ0.1 烟雾传感器 GWD75(B)温度传感器

KG3009-1超温烟雾洒水保护装置（带管路）KBXC-5/127-1;矿用隔爆行程开关 WBI414 电流变送器

KTC1.1 电话用带插头专用电缆 MHYBV 5x2x0.5 矿用铠装通信电缆

MHYVRP 2x2x1.0(32/0.20);矿用屏蔽通信软电缆 Φ3;覆塑钢丝绳

KJJ660;矿用隔爆型网络交换机 JBY0.25/127-01 矿用隔爆型监视器 KBA121B;矿用隔爆光纤摄像仪 MGTS-2B1.1;单模光缆 MGTS-12B1.1;单模光缆

MSLYFYVZ-75-9 矿用阻燃同轴电缆 JHHG 矿用本安光缆盘纤盒

单位

台 台

台 台 台 台 台 只 套 台 只 只 只 台 km km km km

台 台 台 km km km 只

数量

1 11 12 7 1 1 1 1 1 2 2 3 3 0.6 3 4 0.5 1 3 1 2.5 0.5 6

视频控制箱

备注

含通讯

台/50米

同一位置上下皮带各一

对 台/100米，主控室一台

张紧、松闸限位 山西华鑫电气有限公司 长治襄垣七一矿业集团主运带式输送机集控系统技术方案

长治襄垣七一矿业集团带式输送机集控系统配置

皮带机参数：电机：2×250KW/660V矿用防爆永磁同步电机，皮带总长480m，带速2.5米，带宽1米，坡度23度，选用两台矿用隔爆兼本质安全型同步变频调速装置。序号 29

3132 33 34 35

光缆终端接线盒 2米单模尾钎 FSDEV 光端机

研华工控机 力控组态软件 显示器

台 套 台

型号及名称

单位 只 根 台 1 2

数量 1 4 8

一个主、一个备

一主、一备

备注

篇2：皮带集控系统设计方案

摘 要 煤炭运输是煤矿生产中必不可少的重要生产环节。胶带输送机具有运行可靠灵活、动力消耗低、输送线路适应性强等技术优势，在煤矿中得到广泛应用，为了保证煤矿运输系统安全可靠运行，对胶带输送机进行集中监视和控制很重要。本文以某矿主斜井及地面胶带输送机为背景，设计出了以PLC技术为核心的皮带集中控制系统，保证了煤矿运输系统安全可靠运行。

关键词 PLC 胶带输送机 S7-300 集中控制系统

中图分类号：TP277 文献标识码：A

1概述

煤炭运输是煤矿生产中必不可少的重要生产环节。煤炭运输线路往往比较长最远可达数千米以上，巷道条件变化大，运输如果不通畅，整个矿井生产将会受到影响，严重时可导致整个煤炭生产系统瘫痪。

胶带输送机具有运行可靠灵活、动力消耗低、输送线路适应性强等技术优势，非常适合煤矿运输，因此在煤矿中得到广泛应用。设计背景介绍

某矿是年产125万吨的大型矿井，采用胶带输送机作为其主要运输方式，其主运输系统包括主提升胶带输送机、走廊胶带输送机、振动筛、中煤块胶带输送机、大煤块胶带输送机、过桥胶带输送机和末煤刮板输送机、煤仓等。各条皮带机都由一台电动机驱动，正常运行速度为2m/s，其中振动筛为双层的，每条皮带机均设置跑偏、堆煤、烟雾、拉线急停、打滑、纵撕等保护。其工艺流程图如图1所示。其中箭头指示煤流方向。

本矿井皮带运输系统控制采用继电器控制，可靠性差、体积大、故障率高、劳动强度较大。其控制方式有两种：集中手动控制和就地控制，没有集中自动控制，所有的控制都由人来操作。集中控制室设在选煤楼振动筛的附近，由控制柜、操作台和触摸屏组成。皮带机的控制通过操作台上对应的启停按钮集中控制，触摸屏实时显示皮带的运行状态和故障状态集、故障位置。各皮带机的机头或机尾都设置就地控制箱，在检修或特殊情况下进行现场的就地启停控制。皮带按逆煤流启动，顺煤流停车。启动顺序为：末煤刮板机、过桥皮带、大小块皮带、振动筛、走廊皮带、主提升皮带、给煤机；停止顺序与此相反。每一条皮带安排一人专门负责巡视，劳动量大、效率低。

3胶带机集中控制系统的总体设计

3.1胶带输送机集中控制系统的功能设计

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，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。工作模式的改变，只有在胶带输送机停止工作时进行，胶带输送机运转时，不能改变其工作模式；

（2）报警停车等故障信号自动保持，即运转过程中一旦发出故障信号停车，即使维修人员将故障排除后，设备仍然无法启动，这时可以通过计算机的复位指令功能就可以消除掉故障信号状态，设备才能启动；

（3）煤矿胶带输送机按照逆煤流启动，顺煤流延迟停车，同时具有闭锁保护功能；

（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；

（5）对设备运行状况及工艺参数变化进行实时监测，并具有声光报警功能；

（6）可与工业电视系统进行连接，通过工业电视系统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，可实现现场无人值守；

（7）胶带运输机的开、停有就地启动和远程集控启动两种操作方式，方便根据需要自主选择操作方式。设备启动前发出预警信号，提示有关人员应立即远离设备；

（8）具有联网功能，可与矿井综合自动化监控系统可靠的连接、实现一体化全局监控。

3.2胶带输送机集中控制系统结构设计

系统结构采用PROFIBUS-DP现场总线技术，组成主从系统结构。根据工艺流程划分，系统以PLC为控制主站，以每条皮带就地控制箱配备的远程I/OET200M为从站，共设7个从站，这样就节约了大量电缆等材料。本系统由集中控制台、PLC控制柜、触摸屏、就地箱、各种保护传感器及执行器组成。完成一个系统内多条皮带多个设备全过程的控制、监测，构成一个完善的集中控制系统。其系统结构如图2所示。

3.3胶带输送机集中控制系统设备构成

胶带输送机集中控制系统主要由PLC、人机界面等组成，它主要控制胶带输送机、各种参数检测和故障保护装置，将各种信息在触摸屏上集中显示。

3.4胶带输送机集控系统硬件设计

3.4.1集控系统PLC的设计

（1）CPU的选择。

①I/O点数的确定。经过对各输入输出的大略计算，本设计中需要数字量输入164点，数字量输出69点，模拟量输入通道14路。

②存储器容量选择。PLC的I/O点数估算值大小，在很大程度上反映了PLC系统的功能要求，因此可以在I/O点数估算值的基础上计算对PLC存储器容量的需求。目前，大多用统计经验公式进行存储器容量估算。这种方法是以PLC处理每个信息量所需存储器数的统计平均经验值为依据，乘以信息量数再考虑一定的裕量计算得到存储器需要容量。作为一般应用下的一种经验公式是：

存储器容量（KB）=（1.1～1.25）?祝?DI?？0+DO?？+AI/O?？00）/1024

其中：DI为数字量输入总点数；

DO为数字量输出总点数；

AI/O为模拟量I/O通道总数。

DI点数估计值为164?？.15=189，DO点数估计值为69?？.15=80，AI通道估计值为14?？.15=17个。所以存储器容量为：

1.2?？189?？0+69?？+17?？00）/1024=4.62KB

工程实践中，大多采用粗略估算，加大裕量，实际选型时参考此值采用就高不就低的原则。

③响应速度。PLC是为工业自动化而设计的通用控制器，不同档次的PLC的响应速度一般能满足起应用范围内的需要。如果要跨范围使用PLC，或者应用中的某些功能或信号有特别的速度要求时，确定PLC的型号就应特别慎重。

通过上面的计算，考虑系统通讯和冗余的要求，选用SIMATIC S7-300系列中的CPU315-2 DP是最合适的。其中最主要的原因是CPU315-2 DP是S7-300系列中唯一带现场总线（PROFIBUS）SINEC L2-DP接口的CPU模块。内置80KB RAM，随机存储器为48KB，最大数字量I/O点数为1024个，最大模拟量I/O通道数为128个。最大配置4个机架，32块模块。满足设计需要。

3.5 胶带集中控制系统软件设计

3.5.1 集中控制的流程图

西门子的S7-300系列PLC所用的编程语言是西门子开发的STEP7，这是一种可运行于通用微机中，在WINDOWS环境下进行编程的语言。将它通过计算机的串行口和一根PC/MPI转接电缆与PLC的MPI口相连，即可进行相互间的通信。通过STEP7编程软件，不仅可以非常方便地使用梯形图和语句表等形式进行离线编程，经过编译后通过转接电缆直接送入PLC的内存中执行，而且在调试运行时，还可以在线监视程序中各个输入输出或状态点的通断状况，甚至可以在线修改程序中变量的值，给调试工作也带来极大的方便。

该集中控制系统共有三种工作方式。集控方式下，胶带机和给煤机根据生产工艺流程预先编制的程序来集中控制启停，各种保护均投入；就地方式下，胶带机和给煤机由操作员控制手动按钮通过PLC分别控制它们的启停，保护也均投入；检修方式下，胶带机和给煤机也采用手动按钮通过PLC分别控制启停，但是保护可根据需要有选择的进行投入，各故障的投入选择可在显示屏内进行控制。

4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。为了保证煤矿运输系统可靠安全运行，对胶带输送机进行集中监视和控制很重要。通过以PLC技术为核心的皮带集中控制系统，大大提高了运输系统的自动化监测和控制水平，保证了煤矿运输系统安全可靠运行。

参考文献

篇3：皮带集控系统设计方案

关键词：皮带运输,PLC,模糊控制,调速

皮带运输机结构简单, 输送能力强, 所需投入少, 是煤矿运输系统的重要组成部分, 皮带运输机正常稳定的运行对整个矿井的生产效率及经济效益起着重要作用。由于皮带运输机运行速度受所运物料影响, 具有非线性和滞后性的特点, 这使得传统的调速控制方式无法对其进行有效和精准的控制, 因此如何保证皮带运输系统安全稳定的运行, 是保证整个矿井高产高效必须解决的问题之一。

1 集控系统概述

系统以通信网络、自动化及工业控制技术为基础, 采用PLC为控制核心, 利用传感器对皮带运输机设备及系统运行进行保护。针对如跑偏、皮带断裂、堆煤等情况采用不同的传感器进行实时的数据采集, 并将结果反馈给PLC进行数据运算, 并做出相应的处理动作, 整个过程可以实现无人值守, 同时PLC通过以太网将实时的情况利用组态软件以图像和表格的形式展现出来, 方便管理人员查看和管理, 同时管理人员也可以通过组态软件直接给PLC下达动作命令, 完成设备的远程控制。

2 系统保护简介

2.1 急停保护

皮带运输属于长距离运输, 任何地点均有可能出现故障, 当故障产生时需要立即停止运行, 为了解决这种问题, 在沿途的皮带支架上安装串联式触点开关, 当故障产生时, 在任何一个地点都可以拉动急停开关, 停止系统运行。

2.2 跑偏保护

皮带跑偏是皮带运输中常见的故障, 由皮带纵向轴线脱离运输机的中心线造成, 该故障发生时如果不及时解决, 会磨损设备, 降低皮带使用寿命, 跑偏保护主要通过在机械开关如行程开关, 对其进行监控, 出现跑偏时及时发出警报或停车信号。

2.3 皮带撕裂保护

在运煤过程中, 皮带经常会出现撕裂、断裂, 不及时处理有可能造成人员伤亡, 导致巨大经济损失。通过在皮带下方安装触感器, 当发生皮带撕裂时, 下落物料触发传感器, 发出停车信号。

2.4 堆煤保护

在皮带的机头、机尾及转载机口由于出煤量突然增大会出现大量煤堆积, 使得滚筒电机负荷增加, 有时会造成皮带打滑、跑偏、电机堵转。在机头、机尾和转载机上方安装位置传感器, 当出现堆煤时, 煤堆触发位置开关, 发出停车信号。

3 基于模糊算法的调速系统设计

模糊控制算法是一种非线性的模仿人类思维活动的一种智能控制算法, 对被控对象无须建立数学模型, 根据人在生产中的经验进行控制, 具有良好的鲁棒性和适应性, 非常适合像皮带运输系统这样的具有非线性、滞后性的复杂系统的控制。

控制过程先将输入的实际精确量模糊化成控制量。知识库由数据库与控制规则组成, 数据库包括一些隶属函数, 变换因子等算法, 控制规则为用模糊语言搭建的规则即人在生产中的经验。模糊推理为控制器核心, 依据控制规则进行数据运算。清晰化为模糊化的逆运算, 将得到的模糊值转化为精准的控制量。

3.1 皮带调速系统模糊控制器的设计

首先将速度传感器获得的皮带速度值V给PLC, 与设定的V0进行比较, 得出差值e及差值变化率ec, 将e, ec进行模糊运算后得出模糊控制变量ux, 将结果存储到PLC内部, 查询模糊控制表得出实际输出量Δu, 与ux叠加运算得出u, 通过数模转换器进行转换得出控制变频器的模拟量, 然后变频器调节电机转速, 实现调速过程。

3.1.1 确定输入量与论域

此次设计采用两输入一输出的控制器进行模拟控制, e, ec为输入, Δu为输出量, 将基本论域区间设定为[-E, E], [-C, C], [-U, U]。模糊子集论域为[-n, -n+1, -n+2...0...n-1, n], 一般的选择误差论域值n1>5, 误差变化率论域值n2>5, 控制量论域值n3>5, n为的值越大, 系统精度越高, 计算量越大, 系统就越复杂。

3.1.2 模糊分割

将三个空间分割为5个, NB负大, NS负小, ZE零, PS正小, PB正大, 则输入量与输出量的模糊子集均为{NB, NS, ZE, PS, PB}。然后用描述方法对隶属度进行描述, 选取普通的三角形隶属度函数, 则误差值e的隶属函数图如图1所示。

通过三角函数得到的e, ec, Δu隶属度表如表1所示。

3.1.3 控制规则

根据现场技术人员多年的知识和经验积累设置模糊控制的规则为, 误差大时, 应尽快消除误差;误差较小时, 则以系统稳定为主, 可调可不调。控制规则的语句通常用如下格式进行描述。

1.if e=NB and ec=NB then=PB;

2.if e=NB and ec=NS then=PS;

3.if e=NB and ec=ZE then=PS。

3.1.4 模糊推理及清晰化

对于第一条规则if e=NB and ec=NB then=PB;求模糊关系Ri;根据表1, 得相应的隶属函数:

由公式R1=[ (NB) e* (NB) ec]T* (PB) M

模拟量输出U*= (E**EC*) *R, E*, EC*为e, 为量为向量值, 利用加权平均法将其清晰化即可得最终的准确值。模拟量输出U*= (E**EC*) *R, E*, EC*为e,

3.2 调速仿真

设定转速为740r/min, 控制量初始值为uv=27648, 对模糊控制和PID控制在2s时给一次负载扰动, 仿真图如图2所示。

很明显针对皮带运输系统的调速, 模糊控制要优于PID控制。

4 结论

以PLC为控制核心集控系统, 利用各种不同传感器对皮带运输出现的各种故障进行监控, 很好地保证了整个系统的稳定安全运行, 通过模糊控制算法进行调速, 优于传统的调速方式, 在出现突发情况时能更快更稳的调速、稳速。

参考文献

[1]梁凯, 等.煤矿皮带输送机常见故障分析及处理[J].科技创新与应用, 2013, 01.

[2]胡勇.煤矿大巷皮带输送机常见故障及解决[J].科技与企业, 2013, 22.

[3]王晓秋.矿用胶带机保护系统设计[J].科技与企业, 2011, 12.

[4]肖峥, 林涛.基于模糊控制的皮带机变频调速系统设计及实现[J].电气传动, 2008, 09.

篇4：皮带集控系统设计方案

同时, 通过利用工业电视技术、计算机控制技术、光纤通信技术、网络技术和传感器技术, 在地面实现对井下胶带机的集中控制, 这种以“地面控制为主, 井下监控为辅”的控制模式, 将会取得良好的经济效益和社会效益。

1 皮带集控及工业电视系统在带式输送机中的应用

1.1 皮带集控及工业电视系统在煤矿带式输送机中应用的优势

煤矿要发展、要生存, 就必须走可实现矿井自动化之路, 而胶带运输系统的自动化控制正是煤矿生产自动化的主要部分。

胶带运输系统的自动化控制的实现, 第一可减少皮带空转, 提高有效的开机率, 通过皮带的顺序控制, 降低成本, 减少无功电耗。第二可有效的保护运输机胶带, 延长胶带的使用寿命, 减少事故停机时间, 提高运输能力, 增加出煤量。第三可以保证煤矿的安全生产, 防止胶带打滑、冒烟、纵撕等重大机电事故及人身事故的发生, 改善工作环境, 提高劳动生产率。第四可大量减少看护人员, 相应减少工资投入, 并可充实设备维护检修队伍, 提高维护质量, 减少事故发生, 变发生事故后的被动检修为主动的定期检修, 提高设备的使用率。

1.2 东庞矿北井运输系统概况分析

东庞矿北井主运煤系统有胶带输送机3台, 其中主强力皮带全长1356米, 巷道坡度7°~16°, 机尾段设缓冲煤仓。其中煤仓上口与一部、二部1080皮带搭接, (其中一部长度为110米, 平均坡度15°, 为上运皮带;二部长度240米, 平均坡度9°, 为下运皮带。) 煤仓下口装设有两台给煤机, 保证北井原煤生产运输。因运输距离长, 控制方式采用就地控制方式, 控制设备陈旧、简单, 导致保护监控系统故障率较高, 运行维护人员较多。经生产实践证明主运煤系统的控制方式已经不能满足现代化和信息化的需要。因此, 需对东庞矿北井主运煤系统进行集控自动化改造。

1.3 东庞矿北井运输系统集中控制目标

1) 能实现井下三部皮带实现地面集中控制;

2) 要求实现下部煤仓煤仓煤位监测和两部给煤机控制;

3) 要求实现1、2号煤仓煤位监测, 并与皮带及给煤机运行情况实现连锁反馈;

4) 对各转载点及强力皮带驱动及机尾部位进行视频实时监控, 实现无人值守。

1.4 系统组成及功能

1) 地面集控中心监控站部分:在地面集中监控室设置两台工业控制计算机 (互为备用) , 并配相应的组态软件及集控软件, 实现井下主煤流系统的皮带及给煤机的模拟状态图形显示, 各条胶带机的状态、故障及模拟量信号也可在地面监控中心的计算机上显示。地面监控中心也可作为整个皮带控制系统的控制主站, 控制各条胶带机及其它设备的开停。

2) 井下部分:现场需要纳入集中控制系统的胶带共计3条和2台给煤机。

3) 通讯部分:三台胶带及给煤机实现集控室集中控制。由一根通讯总线分别将三台控制器串接起来。

1.5 本安型可编程控制器的优势具体表现在如下几个方面

1) 通用PLC因不具备本安性能, 而本安型可编程控制器无需隔爆外壳因而具有体积小巧、操作和显示界面更丰富。2) 通用PLC在现场编程或设置时需专用的编程器或电脑, 且需开盖带电设置, 严重危害现场安全性;而本安型可编程控制器通过面板上按钮即可操作, 无需专用编程器、无需开盖即可编程或设置, 保证了系统的安全性。3) 因大部分隔爆PLC不具备模拟量监测功能, 只有开关量的状态监测。而本安型可编程控制器不存在上述问题, 既具有设备开关状态检测又具有如电流、速度等模拟量信号检测功能。4) 本安型可编程控制器显示界面丰富, 既具有设备状态显示及模拟量的数码显示, 同时还具有汉字液晶显示等功能, 因而更直观、方便。与通用PLC的方式相比, 本安型可编程控制器具有更好的可操作性、更高的安全性和可靠性、更直观的显示等特点。5) 现场编程:用户无需专用的编程器、无需开盖即可通过控制器上的键盘进行程序或参数修改, 无需借助其它设备就可现场调整程序使之更加适合现场控制要求。6) 沿线的拉绳闭锁、跑偏等传感器采用接插电缆连接, 易于安装和拆卸。7) 有故障性质和地址识别功能, 可大大节省故障处理时间, 提高了处理效率。8) 可自动汉字提示故障信号或系统信息, 具有液晶汉字显示功能。9) 地面调度中心监控站具有实时数据采集、处理、显示功能。具有历史记录查询功能。10) 地面调度中心监控站采用国际流行的组态软件, 方便组网, 动态画面美观, 修改灵活。

2 应用实施效果

安全、节能、高产、省力、优质, 最终达到提高劳动生产率, 降低成本以获取最大利润是今后煤炭企业在竞争中生存的基础, 此系统自2011年10月投入使用以来, 在减员增效、降低成本, 提高劳动生产率等方面效果显著。

3 应用前景分析

此套系统在东庞矿北井的顺利实施及应用效果更是印证了皮带地面集控及工业电视现场监控系统的确是未来矿山企业的发展方向, 它将在减员增效、降低成本, 提高劳动生产率等方面起到显著的功效。

4 结语

篇5：皮带集控系统设计方案

皮带输送机是煤矿生产中非常重要的运输设备, 它能否安全高效地运行, 直接决定着矿井机电设备的开机率和产量[1,2]。而老式的皮带传输方式, 采用继电控制, 每条皮带可独立控制开停, 系统分散, 控制灵活性差, 且各皮带的配置差异较大, 同时采用人工操作, 操作人员劳动强度大, 系统运行效率低, 且易引起操作失误, 造成设备损坏, 甚至人员伤亡, 给煤矿带来重大损失[3]。为此实现皮带输送机的集中控制就更加必要。

1 功能

目前, 结合皮带运输机的特点, 一般的设计原则是井上集中监控辅以井下多点监测。

1.1 控制功能

皮带自动化控制系统不但实现了从井上调度室对井下设备的监控, 也可通过井下的各个分站箱及各种操作台和触摸台实行有效监测。可同时对一条皮带、一条生产线实现一键起停 (顺煤流停、逆煤流开) , 也可对多条生产线的整个系统进行控制。并实现了效率的最高化, 即有煤开、无煤关的自动化管理。

1.2 集成功能

该系统能将同种组态软件和具有相同通讯功能不同软件下的不同系统集成到一个计算机上进行监控, 使整个煤炭运输体系更直观更易于管理。

2 系统硬件组成及工作原理

2.1 硬件组成

矿用本质安全型PLC作为此系统的核心, 使用光纤为介质的太网传输网络, 能对皮带机做到全面有效的控制。

现场的主要控制设备主要有:检测传感器 (煤位传感器、物流传感器、温度传感器、速度传感器、跑偏传感器、烟雾传感器、撕裂传感器) 、矿用隔爆兼本质安全型PLC (通讯模块含、语音模块) 、本安型操作台、KPZ型矿用转载点自动喷雾装置、嵌入式触摸计算机 (Windons CE操作系统) 、隔爆兼本安型就地操作控制箱、井上监控中心和网络交换机的上位机监控软件等组成。

2.2 系统硬件的工作原理

2.2.1 矿用本质安全型PLC

PLC模块具有矿用本质安全特性。IB系列PLC采用模块化设计, 扩展方便, 功能强大;其DI/DO点数可扩展至80点;具有脉冲频率测量、脉冲周期测量、脉冲宽度测量功能;PWM高速输出、频率型模拟量采集、语音信息报警、输入断线判断等多种模块等功能;通讯为标准的MODBUS-RTU或MODBUS TCP通讯协议, 物理接口为RS-232、RS-485、CAN或以太网, 通讯距离远、网络节点多、抗干扰能力强。还可根据用户需求定制特定的功能模块或嵌入式PLC开发定制专用控制器。IB系列PLC已成功应用于煤矿、冶金、化工、食品、印刷、军工等行业, 可适用于各种场合的检测、监测及自动化控制系统, 特别在地面严酷环境、振动比较大的场合、控制箱空间小或煤矿井下有瓦斯和煤尘爆炸危险环境中使用具有独特的优势。

2.2.2 传感器

a) 物流传感器。物流传感器用于控制前一台皮带机的开启, 有煤则启车, 无煤则停车。不发车时的信号主要表现为干簧不吸合, 这是由于设计时, 当无外物时, 干簧管和磁钢不连接。而一旦有煤, 传感装置就会启动, 进而带动干簧管和磁钢的位置, 使得干簧吸合, 从而发出客车信号;

b) 煤位传感器。低位堆煤和高位堆煤的控制是通过煤位控制系统实现的。常见的煤位控制传感器有电极式和位移式两种。电极式通过已接+12 V的大地得到高电位, 而位移式则是直接通过开关使低位堆煤控制和高位堆煤控制端与+12 V接通;

c) 速度传感器。当带式输送机发生事故时, 尤其是常见的胶带打滑或传动部分发生故障时, 安装在输送机上的速度传感器就会发生作用。速度传感器主要是依靠发送的信号使得控制装置发生延时, 保护电路, 并及时切断电机供电;

d) 温度传感器。在滚筒温度不超限时, 温度传感器输出接点开路, 连接到控制装置后, 输送机能正常工作。当滚筒温度超限后, 滚筒旁的温度传感器将会起作用, 此时传感器的输出点闭合, 控制装置温度保护电路动作, 使执行部分切断电动机供电, 起到温度保护作用;

e) 烟雾传感器。升压电路、烟雾探头电路、声音报警电路和输出电路是烟雾传感器的主要组成部分。当巷道因为各种原因产生烟雾时, 位于巷道中间的传感器受到烟雾影响, 会发出报警信号并切断电源;

f) 撕裂传感器。当皮带运输机的胶带发生横向撕裂时, 下垂的胶带带动撕裂传感器横杆, 横杆带动竖杆倒下, 从而使前后传输线脱离, 并与零线相接使控制箱在电气上起到急停闭锁作用, 立即停车。该传感器是不能自动复位的。只有人为使传感竖杆重新立起来才能恢复正常运行状态。虽然上胶带和下胶带运行方向相反, 但传感器正好是以支点为中心两个方向运动, 与上下胶带一致, 故上下胶带的原理是相同的;

g) 跑偏传感器。胶带发生一定的倾斜时, 内部开关会发生作用, 使音频震荡电路工作, 产生1 000 Hz音频声, 因而系统中的所有扬声器发出声音, 表示有胶带跑偏。当倾斜角度>60°时, 内部急停开关闭合, 其作用同中途停车开关作用。

2.2.3 KPZ型矿用转载点自动喷雾装置

胶带输送机在运输物料转载时会产生大量粉尘, 不但危及煤矿安全生产, 还会影响作业人员的身体健康。KPZ型输送机转载点自动喷雾降尘装置是防尘灭尘的理想设施。

a) 工作原理简介。该装置由主机、电动球阀、运输机工作状态传感器组成。其原理为:主机在接受到物料的移动信号后, 其电动球阀打开, 进而产生水幕, 从而实现矿井的防尘;

b) 性能特点。

(a) 该装置为多功能控制。1台主机可同时配备多个传感器, 实现防尘灭尘、喷雾降温、喷雾灭火等功能;

(b) 根据安装地点和功能不同, 可选择一种或几种传感器使用, 控制方式灵活;

(c) 配上烟雾、温度、触控、粉尘传感器, 可实现防尘、灭火及火情动态监测;

(d) 可接入监测系统或运输监测系统接口, 实现监测、报警与控制;

(e) 具有节水功能。运输机上有物料移动时5 s~7 s防尘水幕自动打开, 停机2 s后, 水幕自动关闭;

(f) 该装置主机设有工作状态显示窗, 可显示电源、物料、防尘、防火等信息;

c) 胶带输送机转载点自动降尘装置安装图见图1。

2.2.4 MCGS触摸屏

MCGS触摸屏采用了高档的软件系统平台 (Win CE操作系统和MCGS的嵌入版组态软件) , 具有强大的界面组态功能及强大的数据处理能力, 能实现动态界面制作及数据保存、查询、制作趋势曲线和报表。

2.2.5 本安型操作台

PLC总站、网络交换机及嵌入式触摸屏是本安型操作台的主要设备, 具备两条皮带的起停控制、状态显示、急停闭锁和与皮带沿线设备语音通话功能, 从而使设备有了很好的操作性, 并能结合其它设备使用。

2.2.6 隔爆兼本安型就地操作控制箱

本操作控制箱内装有防爆本安型PLC, 可实现检修、集控及各种保护, 在运行时指示灯显示不同状态来实现不同功能。

a) 检修:为防止错误操作带来恶性后果, 打破了皮带连锁关系, 同时起停控制线路就地断掉, 检修时不会产生任何误动作;

b) 集控:开关旋转到集控位置, 主操作台进行控制, 反之闭锁;

c) 指示灯:煤位传感器、显示物流传感器、温度传感器、跑偏传感器、速度传感器、撕裂传感器、烟雾传感器保护状态, 正常状态绿灯亮, 报警时红灯亮;

d) 就地:就地主要有手动和自动两种模式。当开关位于就地位置时, 手动状态下按下停止按钮机器停止, 自动位置时皮带若有煤, 则延时3 s自动启动皮带机, 无煤时自动停止皮带机。

3 结语

系统有很强的组网和扩展能力, 可进行以太网网络、485总线 (CAN、PPI、MODBUS、MPI、PROFI-BUS) 组网扩建。因此系统具有很强的可接入性, 这样既节省人力又节省物力, 真正实现了设备的高效合理配置。且每个环节故障都可在井上上位机和井下嵌入式计算机上显示报警, 并指出故障位置, 维护更方便、简单, 是值得煤矿推广应用的自动化控制方案。

参考文献

[1]王惠忠.井下皮带机地面远程集中控制系统[J].工矿自动化, 2002 (3) :43-45.

[2]唐传贵.煤矿井下皮带集中控制系统研究与设计[J].电脑知识与技术, 2008 (7) :1594-1598.

篇6：S0主皮带机集控操作概述

关键词：S0主皮带机,集控操作

1 皮带控制部分

1.1 起车准备

(1) 高低压设备上电, 交换机127V电源上电, UPS电源上电。

(2) 准备在皮带监控室或井下起工控机。

(3) 操作台远近控选择开关打到就地启动状态, 查看电机是否选中。

(4) 操作台急停打到复位状态, 同时触摸屏及工控机画面急停状态显示绿色。

修改参数和操作方式时需要点击用户登录, 输入密码, 修改完点击用户退出, 防止误操作。

1.2 系统工作方式

皮带控制系统工作方式分为就地启动、就地点动启动、集控室启动、就地检修启动、就地闭锁。

1.2.1 就地启动

(1) 操作台上参数设置画面操作模式打到就地启动。

(2) 操作台上参数设置画面联锁状态依情况选择投入或者解除, 解除时为单机启动不受前级皮带状态的影响。

(3) 按动操作台上参数设置画面皮带综保状态依传感器状态选择有效或无效。

(4) 操作台参数设置画面查看皮带启动时间设置、皮带带速设置及各超温保护值设置是否正常。

(5) 起动。

1) 联锁解除起动。

操作台数设置画面“联锁状态”选择解除, 点数据保存按钮。

按动复位按钮, 需要5S内按“起动”按钮 (否则启动不了, 需重新按复位按钮) , 皮带语音报设备正在启动, 15s后一号主电机启动, 3s后二号主电机启动, 触摸屏上一号电机和二号电机显示运行, 皮带画面显示运转。

2) 闭锁起动。

操作台参数设置画面“联锁状态”, 选择联锁, 点数据保存按钮。

皮带启动过程同上。

(6) 停车。

联锁解除下:

按动“停车”按钮, 一号电机、二号电机停止, 设备停车完毕。

联锁投入:

确定下级皮带设备已停止, 再按“停车”按钮进行正常停车。

电控系统在出现以下故障时, 进入紧急停车程序。

1) 主电机失电故障及煤仓报警;

2) 电机超温故障、滚筒超温故障、电机减速箱超温故障;

3) 输送机综保故障:打滑、拉线、堆煤、跑偏、撕带、烟温。

1.2.2 就地点动工作方式

在操作台参数设置画面“操作方式”选择就地点动状态, 打到运行画面, 在调试区域进行电机、洒水装置点动起动、停止, 查看设备连接状态是否正常。

1.2.3 集控工作方式

(1) ”操作方式”选为集控室启动, 联锁状态依据情况选择。

(2) 启动方式和就地启动一样, 在工控机上操作。

2 给煤机控制部分

(1) 给煤机部分操作为上位机操作及就地操作。

(2) 就地操作部分:就地操作箱设有起动、停车。急停按钮, 用于设备起停;复位按钮用于设备故障复位。

(3) 操作台触摸屏选择操作方式及联锁状态选择。

(4) 给煤机部分常见故障:堆煤, 煤位到位, 回煤故障, 给煤机电机失电故障, 出现故障时给煤机故障紧急停车。

备注:如果SO给煤机出现故障, 因在联锁状态, 在停给煤机的同时, S1皮带及后级关联设备会停车。

3 综保部分

综保包含拉线、跑偏、撕带、烟雾、皮带速度、堆煤、电机超温、滚筒超温、电机减速箱超温、煤仓煤位。拉线开关为智能语音一体式的, 通过拉力电缆连接;跑偏为常开行程开关, 通过4阵电缆连接拉线开关;撕带为常开承重开关;烟雾为12V供电, 常开触电输出;堆煤为12V供电, 常开触电输出;皮带带速为测速装置通过PLC高速计数脉冲测量;各超温为红外线传感器 (0-20m A) 或PT100测量;煤仓煤位由超声波探位仪测量 (0-20m A) 。

4 触摸屏操作部分

触摸屏分为运行界面、参数设置界面、报警窗口以及S0的各皮带信息查询画面。如图2-图4。

5 故障分析及维护

具体内容见表1。

6 监控部分

由开关电源提供摄像头电源18V电源, 由网线连接摄像头和交换机通过软件显示。

7 结束语

S0主皮带机集控控制、操作满足了井下、井上的操作要求;操作简单、实用;控制、保护系统齐全、灵敏、可靠;提高了开机率, 有力的保证了安全生产, 为主胶带机集控系统改造提供了典范, 值得借鉴。

参考文献