該控制系統(tǒng)具有智能化程度高、使用方便、安裝操作簡單、易學易用等特點，能適應固定式或可伸縮式輸送機的軟起動、功率平衡、自動張緊等多種復雜控制和綜合保護要求。系統(tǒng)除能實現(xiàn)單機控制外，還可通過數(shù)據(jù)傳輸，組網(wǎng)實現(xiàn)大范圍內(nèi)的集中監(jiān)測控制功能。
1、帶式輸送機電氣控制系統(tǒng)的組成及工作原理
本系統(tǒng)分為手動／自動模式和單臺／集控模式。手動狀態(tài)主要用于單臺調(diào)試及故障檢修。在手動狀況下，各傳感器只檢測和報警，可用于某傳感器故障時的強迫啟動。自動方式用于單臺或多條膠帶機的集中控制，為正常情況下的工作模式。集控必須在自動模式下才能運行，主要指多條膠帶機的遠程監(jiān)控。
1.1系統(tǒng)組成
帶式輸送機的電氣控制系統(tǒng)由電氣控制部分、保護用傳感器及計算機終端組成。本系統(tǒng)的主要控制部件是PLC，綜合各方面因素考慮，選用德國西門子公司生產(chǎn)的S7 -200PLC，配合外圍傳感器進行控制和保護。其中電氣控制部分是本文介紹的重點；各傳感器直接或間接地連接到PLC上作為開關量輸入，可起到保護膠帶機正常運行的作用；計算機終端是客戶監(jiān)控端，用戶可通過操作界面組態(tài)王來監(jiān)控膠帶機的運行，并隨時監(jiān)視各傳感器的運行狀態(tài)。硬件結構圖如匿1所示。執(zhí)行器和傳感器主要由速度傳感器、跑偏傳感器、撕裂傳感器、煤位傳感器、煙霧傳感器、拉繩開關、溫度傳感器、聲光報警裝置等組成。跑偏傳感器分別在膠帶機的輸送機機頭和機尾，并成對對稱安裝；拉繩開關每50m設置一個，固定在設備沿線位置；語音報警裝置每100m設置一個；速度傳感器安裝在驅(qū)動裝置附近；煙霧傳感器懸掛于驅(qū)動裝置附近下風口處；堆煤開關安裝于卸載點；張緊絞車起動器安裝于張緊絞車附近；縱撕傳感器安裝于受料點沿膠帶運行方向10m左右的地方。
1.2系統(tǒng)工作原理
系統(tǒng)工作原理簡介如下：系統(tǒng)啟動前各臺設備預警；地面輸煤生產(chǎn)線上各設備按逆煤流方向順序延時起動，按順煤流方向順序延時停車；輸煤線上任一設備因故障或其它原因停車時，來煤方向各設備立即停車，順煤方向順序延時停車，以避免堆煤，減少皮帶壓煤；在緊急情況下，任一設備都可通過現(xiàn)場急停按鈕實現(xiàn)緊急停車；對各臺設備的運轉(zhuǎn)狀態(tài)實時自動檢測，并將信息傳輸給PLC與計算機；各臺設備的運轉(zhuǎn)情況及故障報警等信息都可以在計算機屏幕上動態(tài)模擬顯示。
2、電氣控制系統(tǒng)的保護原理及界面設計
2.1PLC程序設計
針對上述內(nèi)容，帶式輸送機的保護可分為信號檢測、邏輯運算、控制輸出等，這些過程均由PLC自動實現(xiàn)。首先由各種傳感器檢測出膠帶機的各種信號．將這些信息輸入到PLC內(nèi)部，由PLC內(nèi)CPU判斷，同時根據(jù)控制輸入的要求，依照編定的程序，完成控制功能，實現(xiàn)啟動預告、設備運行和膠帶機保護。下面主要介紹電控系統(tǒng)中開關信號的處理、頻率信號的處理和模擬量的處理。
2.1.1開關量信號
開關量信號有溫度堆煤、拉繩閉鎖、煤位、煙霧、主電機返回等信號，可分為無電位的開關量和有電位的開關量兩種。對于有電位的開關量，因為PLC的開關量輸入需要標準的參考電壓DC24V，所以要將非標準的電壓經(jīng)過放大電路將其轉(zhuǎn)換為PLC能夠識別的標準參考電位。
2.1.2頻率信號
由速度傳感器輸出峰值Sv的方波信號進入PLC的高速計數(shù)口（簡稱計數(shù)口），實現(xiàn)膠帶機運行速度的檢測，并實現(xiàn)打滑和斷帶保護。該頻率信號與膠帶速度的對應關系為：，-120v，其中，為輸出頻率值，單位為Hz；F為膠帶速度，單位為m/s。
系統(tǒng)對帶式輸送機的速度控制如下：皮帶機正常運行后，PLc通過速度傳盛器檢測膠帶輸送機的實時速度，與額定速度比較，當檢測到的速度v>70%（%為膠帶機額定速度）時認為正常；當30%《VS70%%且持續(xù)數(shù)秒，認為打滑故障發(fā)生；當0≤V≤30%“且持續(xù)數(shù)秒時，認為斷帶故障發(fā)生，執(zhí)行相應的操作。
2.1.3模擬信號的處理。
檢測三相主電流，通過電流互感器檢測主電機的三相電流，將其轉(zhuǎn)換為0~5A的交流信號，再經(jīng)過電量變送器進行光耦隔離后，將其轉(zhuǎn)換為0~5v的直流信號，送至PLC的模擬量輸人模塊。該0~5V的電壓信號與0～5A的電流信號遵循嚴格的線性關系，能夠反映主電機三相電流是否過載、斷相或短路。
經(jīng)轉(zhuǎn)換、隔離后的O_5V電壓信號送至PLC模擬量輸入模塊，CPU進行相應的運算，從而進行過載、斷相、短路保護。過載保護按照反時限法則進行，過載保護動作特性見表l所示。
短路保護：主回路三相工作電流中的任何一相電流大于8倍額定電流時，認為短路。斷相保護：主回路三相工作電流中任何兩相電流相差0.6倍且持續(xù)120s以上時，斷相保護動作。
2.2組態(tài)界面設計
控制系統(tǒng)上位機采用工業(yè)計算機IPC610與組態(tài)軟件組態(tài)王相結合，將Siemens PLC200通過PCI電纜連接到計算
機的RS232串口，組建MP1(multiply pmt inledace)網(wǎng)絡進行通訊。由組態(tài)軟件設計的人機界面圖像清晰，動態(tài)顯示設備的運行狀況和各執(zhí)行傳感器的狀態(tài)，進行參數(shù)實時檢測和歷史數(shù)據(jù)查詢，并能在設備發(fā)生故障時對位顯示故障位置及故障類型，同時在工作現(xiàn)場，控制臺也會有聲光報警和語音報警，提示操作人員根據(jù)情況及時做相應處理。
3、結語
該PLC電氣控制系統(tǒng)具有智能化程度高、使用方便、安裝操作簡單、易學易用等特點，能適應固定式或可伸縮式輸送機軟起動、功率平衡、自動張緊等多種復雜控制和綜合保護要求，使用范圍廣。本裝置除能實現(xiàn)單臺膠帶機控制外，還可通過數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)多條膠帶機的集中監(jiān)測控制功能，具有一定的市場經(jīng)濟價值。
相關輸送機產(chǎn)品：
1、皮帶輸送機
2、斗式提升機
3、刮板輸送機
