70年代后期，陜西韓城礦務(wù)局桑樹坪礦在國內(nèi)首次嘗試了用于JT-100大型鋼纜輸送機(jī)的串級調(diào)速系統(tǒng)。對于大型輸送機(jī)電氣保護(hù)系統(tǒng)，一般可分為3大部分：一是輸送帶部分保護(hù)，至少有100處設(shè)行程開關(guān)；二是機(jī)械及液壓制動部分保護(hù)，有25處保護(hù)接點；三是串級調(diào)速部分保護(hù)，可檢測的保護(hù)項有36處。但仍有許多無法檢測到的保護(hù)項目。
大型輸送機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，無論是何種故障，系統(tǒng)自動立即安全制動，但不能記憶和顯示故障內(nèi)容。結(jié)果帶來以下兩方面的隱患：一是給機(jī)械設(shè)備造成很大沖擊，致使輸送帶多次斷帶，不僅造成重大經(jīng)濟(jì)損失，而且埋下了重大不安全隱患；二是排除故障很困難，需要非常熟練的技術(shù)人員處理。
近年來，大型輸送機(jī)串級調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械、電氣故障率不斷增高，嚴(yán)重的影響正常的安全生產(chǎn)，因而，研究和建立了JT-1000大型輸送機(jī)串級調(diào)速的監(jiān)控系統(tǒng)。
2、理想的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有如下功能
(1)把故障進(jìn)行分類，故障性質(zhì)不同處理辦法也不同。原系統(tǒng)凡出現(xiàn)故障，都實行安全制動的辦法。應(yīng)減少故障停車時的安全制動次數(shù)，避免對機(jī)械設(shè)備、特別是1000m長的輸送帶沖擊次數(shù)，以延長膠帶的使用壽命，減少斷帶的次數(shù)。
(2)能記憶顯示故障情況或推測故障原因，以便于系統(tǒng)的維護(hù)和檢修。
3、串級調(diào)速監(jiān)控系統(tǒng)可選擇的幾種方案
(1)傳統(tǒng)的控制方案是將有關(guān)故障回路的接點按串聯(lián)、并聯(lián)連接在控制回路中，按系統(tǒng)要求聯(lián)鎖。
(2)在線辯識方案，因串調(diào)系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)快，則難以滿足在線診斷的實時性要求。
(3)智能故障專家診斷系統(tǒng)，由于系統(tǒng)龐大、建設(shè)周期長，投入大，因而可實施性差。
(4)建立串級調(diào)速系統(tǒng)故障監(jiān)控模型，便于實現(xiàn)串級調(diào)速的監(jiān)控。
本系統(tǒng)利用人工智能技術(shù)、PLC靈活的數(shù)據(jù)處理能力、友好的人機(jī)界面、來實現(xiàn)串級調(diào)速系統(tǒng)的故障監(jiān)視和診斷功能。監(jiān)控系統(tǒng)能方便地移植到原來的控制系統(tǒng)當(dāng)中，無需組成一個相對獨立的監(jiān)控系統(tǒng)。
4、串級調(diào)速的故障監(jiān)控模型
大型輸送機(jī)串級調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行時，無論發(fā)生何種故障，均需及時對故障進(jìn)行處理。并根據(jù)故障處理快速性的要求進(jìn)行分類，在每一類中根據(jù)故障處理方式又可分成組，在每一組中又可分成單元，每個單元由8個故障編號組成，每個故障編號直接對應(yīng)一個PLC的輸入點或PLC的中間繼電器，因而，需建立如圖1所示的故障模型。
5、硬件設(shè)計
硬件系統(tǒng)由S7-200系列的PLC和人機(jī)界面TD200組成，如圖2所示。
(1)故障信號采集：系統(tǒng)故障分為由開關(guān)接點直接送入PLC的I口經(jīng)PLC進(jìn)行運(yùn)算或邏輯判斷將結(jié)果送入PLC的中間繼電器；模擬量經(jīng)A/D輸入板送入到PLC中。
(2)速度信號：由旋轉(zhuǎn)編碼器送入PLC中。
(3)控制指令：由操作臺按鈕和人機(jī)界面上的按鈕直接送入PLC中。
(4)輸出控制：開關(guān)量由PLC直接驅(qū)動繼電器，將接點中入原來的控制系統(tǒng)中；模擬量D/A輸出板送出，經(jīng)放大電路接入原來的系統(tǒng)。
(5)人機(jī)界面：采用TD200，可設(shè)定故障參數(shù)上、下線預(yù)定值，顯示故障名稱，查詢故障原因。但內(nèi)容不超過80條。
6、軟件設(shè)計
本系統(tǒng)依據(jù)電氣傳動系統(tǒng)通用電氣故障模型，充分發(fā)揮PLC的數(shù)據(jù)處理能力作用，用相應(yīng)的語言來完成了兩個推理機(jī)和一個智能查詢系統(tǒng)。其知識庫則由系統(tǒng)設(shè)計人員根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行情況和系統(tǒng)維護(hù)人員的經(jīng)驗來建立，也可由系統(tǒng)維護(hù)人員作補(bǔ)充修改，本系統(tǒng)的一個缺陷是無系統(tǒng)學(xué)習(xí)功能。
7、智能咨詢
借助推理機(jī)和已建立的知識庫，在人機(jī)界面上通過故障查詢，對示檢測或檢測困難的故障作出可能性說明，以幫助維修工檢查，縮短排查時間，提高效率，這是本系統(tǒng)的一重要功能。
8、實驗結(jié)果
(1)故障監(jiān)控實驗
(2)智能咨詢實驗
1)自動顯示故障名稱：凡故障信號采集到故障時顯示故障名稱。
2)自動顯示故障的可能范圍：若故障信號未采集到故障時顯示故障范圍。
3)人為查詢到故障樹的有關(guān)內(nèi)容，查詢歷史故障，顯示故障時間和內(nèi)容，以幫助排除故障。
模擬實驗表明，該系統(tǒng)實現(xiàn)了預(yù)期的功能，滿足故障監(jiān)控和咨詢。故障咨詢時，系統(tǒng)不是完全依賴所采集的故障信息進(jìn)行診斷，而是從大型輸送機(jī)串級調(diào)速系統(tǒng)本身出發(fā)，對各種可能進(jìn)行綜合，對采集困難或每采集到的故障能給予提示，表明系統(tǒng)具有“傻瓜”型特性。
9、結(jié)語
(1)依據(jù)電氣傳動系統(tǒng)通用故障模型，用PLC實現(xiàn)了大型輸送機(jī)串級調(diào)速系統(tǒng)的故障監(jiān)控和咨詢。方法簡單，可方便地移值到串級調(diào)速控制系統(tǒng)中，滿足實時性要求。
(2)用PLC實現(xiàn)了電氣傳動通用故障模型的應(yīng)用，此方法可廣泛地應(yīng)用到電氣傳動系統(tǒng)當(dāng)中，簡單實用。
相關(guān)輸送機(jī)產(chǎn)品：
1、皮帶輸送機(jī)
2、斗式提升機(jī)
3、刮板輸送機(jī)
