0、引言
    隨著中國(guó)礦山業(yè)的發(fā)展和煤炭市場(chǎng)不斷變好，我國(guó)近幾年出現(xiàn)了一批特大型礦山，如神華集團(tuán)的大柳塔煤礦年產(chǎn)量達(dá)1500萬(wàn)t，兗礦集團(tuán)的東灘煤礦年產(chǎn)量達(dá)800萬(wàn)t，還有晉城礦務(wù)局的寺河煤礦年產(chǎn)量也超過1000萬(wàn)t，在這些特大型礦井中長(zhǎng)皮帶輸送機(jī)不斷出現(xiàn)，由于長(zhǎng)皮帶輸送機(jī)的負(fù)荷大、膠帶長(zhǎng)，對(duì)整個(gè)皮帶機(jī)的啟動(dòng)性能、張緊控制、沿線保護(hù)的要求都很高。通過幾年的探索與實(shí)踐，現(xiàn)在采用的PROMOS電控系統(tǒng)和CST軟啟動(dòng)相配合能實(shí)現(xiàn)對(duì)這些長(zhǎng)膠帶輸送機(jī)的理想控制。本文結(jié)合寺河?xùn)|大巷輸送機(jī)，介紹PROMOS電控系統(tǒng)和CST軟啟動(dòng)相配合對(duì)目前世界最長(zhǎng)的7. 6km的皮帶輸送機(jī)的集中控制。
1、PROMOS系統(tǒng)特點(diǎn)
1.1概述
    PROMOS自動(dòng)化控制系統(tǒng)是本安型可編程綜合控制系統(tǒng)，采用模塊化的設(shè)計(jì)和快插技術(shù)，集監(jiān)控、通訊以及集中管理為一體。
    集中管理意味著PROMOS系統(tǒng)由一些子系統(tǒng)組成，這些子系統(tǒng)共用一根系總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸及相互間數(shù)據(jù)通訊。例如，系統(tǒng)診斷和系統(tǒng)信息交換。
    模塊化意味著PROMOS系統(tǒng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和擴(kuò)展性，由多個(gè)模塊組合而成，能自由地對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)配置的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)精確的自動(dòng)化控制。
    PROMOS系統(tǒng)由局域控制總線也稱AST總線連接而成。外部設(shè)備諸如傳感器等也被連接到系統(tǒng)中，設(shè)備的系統(tǒng)總線以及連接到設(shè)備上的傳感器等由遠(yuǎn)方電源供電并由1臺(tái)主控器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
    AST系統(tǒng)總線由傳感器以及執(zhí)行單元使用具有快插頭結(jié)構(gòu)的電纜連接起來(lái)，具有快捷、方便以及易于排除故障的特點(diǎn)。單獨(dú)的控制單元之間可通過1條長(zhǎng)距離傳輸控制總線來(lái)連接進(jìn)行通訊。這條長(zhǎng)距離傳輸總線叫做LINIE線，用于傳輸語(yǔ)音、數(shù)據(jù)以及延伸到井上與地面的PROMOS控制器連接，再通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)連接，還可以通過井上PROMOS對(duì)井下進(jìn)行系統(tǒng)診斷及控制。
    PROMOS系統(tǒng)是一種適用于煤礦井下有瓦斯和煤塵爆炸等危險(xiǎn)環(huán)境的自動(dòng)化系統(tǒng)，是一種通用型的、能夠完成各種控制任務(wù)的多功能系統(tǒng)。它能完成井下各種工況及環(huán)境監(jiān)測(cè)、設(shè)備控制、語(yǔ)音通訊、現(xiàn)場(chǎng)管理等。系統(tǒng)采用模塊組合式，可以組成不同的控制規(guī)模，如完成1個(gè)工作面、1條皮帶，甚至全礦井的監(jiān)控監(jiān)測(cè)。它也能獨(dú)立組成地面管理中心站，可以和全礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，成為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)。
1.2系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)
    (l)系統(tǒng)的核心是控制器，最多256臺(tái)；
    (2)系統(tǒng)的開關(guān)量輸入點(diǎn)最多為256 x64 x4個(gè)；
    (3)系統(tǒng)的開關(guān)量輸出點(diǎn)最多為256 x64 x4個(gè)；
    (4)系統(tǒng)的模擬量輸入點(diǎn)最多為256 x64 x3個(gè)；
    (5)系統(tǒng)的模擬量輸出點(diǎn)最多為256 x64 x3個(gè)；
    (6)系統(tǒng)供電：AC 127V，50HZ +20%  - 30%；
    (7)最大傳輸距離3.2km；
    (8)控制器與控制器之間通訊速度最大38.4kbit/s：
    (9)控制器與傳感器接口的通訊速度2.4k bit/s；
    (10)通訊誤碼率小于10“。
2、CST系統(tǒng)特點(diǎn)
    CST系統(tǒng)是專為膠帶機(jī)設(shè)計(jì)的高可靠性的機(jī)電一體化的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，是帶有電一液反饋控制及齒輪減速器，在低速軸端裝有線性、濕性離合器的機(jī)電一體化的高搜術(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
    (1)電流反饋系統(tǒng)決定了驅(qū)動(dòng)是可控的，驅(qū)動(dòng)力是為了跟蹤用戶所設(shè)定的啟動(dòng)、停車曲線。
    (2) CST和所有的驅(qū)動(dòng)器都不一樣，是非常特別的專利產(chǎn)品。其獨(dú)特的力矩控制是裝在低速軸處而不是高速軸處，在CST的離合片之間的流動(dòng)是層流而不是紊流。
3、PROMOS電控系統(tǒng)與CST軟啟動(dòng)配合特點(diǎn)
    在PROMOS電控系統(tǒng)與CST軟啟動(dòng)系統(tǒng)相配合的系統(tǒng)中，PROMOS電控系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)整條皮帶的沿線各種傳感器的保護(hù)、完整的語(yǔ)音通信系統(tǒng)、整條皮帶的拉繩急停保護(hù)和控制主要設(shè)備的啟動(dòng)與停車。而CST系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)所有主電機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)和帶有滿速和驗(yàn)帶2種運(yùn)行方式。PROMOS電控系統(tǒng)與CST軟啟動(dòng)系統(tǒng)相配合的信號(hào)傳輸關(guān)系如圖l所示。
4寺河?xùn)|大巷帶式輸送機(jī)控制的實(shí)現(xiàn)
    寺河?xùn)|大巷配置布置簡(jiǎn)圖如圖2所示。
4.1主要技術(shù)參數(shù)
4.2主要件參數(shù)
    (1)電動(dòng)機(jī)型號(hào)：YB630 -4，U=6000V，共3臺(tái)，其中：頭部2臺(tái)，尾部1臺(tái)；
    (2) CST型號(hào)：CST630KS，I=19. 25，3臺(tái)；
    (3) KJ50型PROMOS控制系統(tǒng)，3套；
    (4)盤式制動(dòng)器型號(hào)：SHI104（帶松、合閘限位開關(guān)，無(wú)源接點(diǎn)輸出，制動(dòng)器完全打開和閉合時(shí)均發(fā)出信號(hào)）；
    (5)尾部張力傳感器(21400 - 001)，該裝置設(shè)在尾部傳動(dòng)滾筒前面4000mm的地方，為尾部張力測(cè)量元件；
    (6)自動(dòng)張緊小車（992285 -010），帶有l(wèi)套獨(dú)立的控制系統(tǒng)；
    (7)拉緊車行走軌道設(shè)1組限位開關(guān)(JLXKI一Ⅲ），當(dāng)拉緊車行走到極限位置時(shí)，該開關(guān)動(dòng)作并停機(jī)。
4.3整個(gè)系統(tǒng)啟動(dòng)過程分析
    (1) PROMOS系統(tǒng)確認(rèn)所有的皮帶安全保護(hù)裝置和機(jī)械設(shè)備無(wú)故障和CST有允許啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，PROMOS系統(tǒng)的控制器可發(fā)出系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)。
    (2)皮帶啟動(dòng)前，PROMOS系統(tǒng)先發(fā)出起車預(yù)警信號(hào)，基礎(chǔ)時(shí)間為lOs，此時(shí)間在現(xiàn)場(chǎng)可調(diào)整。當(dāng)此預(yù)警信號(hào)被可靠傳到皮帶機(jī)尾后，PROMOS系統(tǒng)首先向自動(dòng)張緊絞車發(fā)啟動(dòng)信號(hào)．待張緊絞車啟動(dòng)完畢并使輸送機(jī)達(dá)到啟動(dòng)時(shí)所需的張力后，絞車便向PROMOS系統(tǒng)發(fā)出“張力OK信號(hào)”，PROMOS系統(tǒng)收到此信號(hào)后，分別啟動(dòng)3臺(tái)主電機(jī)，每臺(tái)電機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間間隔越lOs（3~lOs可調(diào)），電動(dòng)機(jī)將在空載狀態(tài)下啟動(dòng)，即CST離合器為脫開狀態(tài)。當(dāng)3臺(tái)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，PROMOS系統(tǒng)發(fā)信號(hào)給兩處的盤形制動(dòng)器，并使之完全打開。
    (3)在接收到制動(dòng)器完全打開的信號(hào)后，PRO-MOS再給CST發(fā)出運(yùn)行信號(hào)并同時(shí)啟動(dòng)CST。皮帶機(jī)CST的啟動(dòng)時(shí)間不得小于300s。CST啟動(dòng)曲線如圖3所示。
    在這條速度曲線中，加速時(shí)間約為40s，使速度達(dá)到額定速度的10%，延遲時(shí)間約為lOs，其速度為額定速度的10%運(yùn)行，然后開始在上升段用不小于2508時(shí)間使速度達(dá)到額定值。
    (4)當(dāng)速度達(dá)到滿速后，CST給PROMOS -個(gè)滿速信號(hào)，PROMOS控制給料機(jī)進(jìn)行給料。
4.4輸送機(jī)的停車控制
    (1)正常停車
    PROMOS系統(tǒng)停輸送機(jī)前，首先停給料點(diǎn)給料，然后再給CST -個(gè)正常停車信號(hào)，CST采用可控停車，其可控停車時(shí)間不小于400s，待速度降至O時(shí)，PROMOS系統(tǒng)發(fā)信號(hào)給盤形制動(dòng)器上的閘制動(dòng)，并最終實(shí)現(xiàn)全部停車。
    (2)緊急事故停車
    PROMOS系統(tǒng)的安全保護(hù)裝置拉繩急停開關(guān)、撕裂、煙霧、堆煤等一次傳感器動(dòng)作并發(fā)出停機(jī)信號(hào)，被視為緊急停車信號(hào)，此時(shí)PROMOS立即停止給料機(jī)，同時(shí)切斷主電機(jī)電源，并給CST -個(gè)緊急停車信號(hào)，使CST離合器與機(jī)頭、機(jī)尾傳動(dòng)滾筒立即脫開。在主電機(jī)切斷電源后28（在0—5s內(nèi)可調(diào)），PROMOS系統(tǒng)發(fā)信號(hào)使尾部和中部的盤形制動(dòng)器制動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)全部停車。
    (3)系統(tǒng)突然失電狀態(tài)下停車，應(yīng)同緊急事故停車控制相同。
4.5輸送機(jī)的驗(yàn)帶控制
    (1)輸送機(jī)驗(yàn)帶時(shí)必須以空載方式運(yùn)行，其驗(yàn)帶速度由CST來(lái)控制，驗(yàn)帶速度為v=0.6m/s。
    (2)驅(qū)動(dòng)裝置只使用l套，即傳動(dòng)滾筒組Ⅱ及其驅(qū)動(dòng)裝置，啟動(dòng)時(shí)間不小于25s。
    皮帶啟動(dòng)前，PROMOS系統(tǒng)先發(fā)出驗(yàn)帶方式信號(hào)給CST，皮帶啟動(dòng)時(shí)PROMOS發(fā)出起車預(yù)警信號(hào)，基礎(chǔ)時(shí)間為10s，此時(shí)間在現(xiàn)場(chǎng)可調(diào)整。當(dāng)此預(yù)警信號(hào)被可靠傳到皮帶機(jī)尾后，PROMOS系統(tǒng)首先向自動(dòng)張緊絞車發(fā)啟動(dòng)信號(hào)，待張緊絞車啟動(dòng)完畢并使輸送機(jī)達(dá)到啟動(dòng)時(shí)所需的張力后，絞車便向PROMOS系統(tǒng)發(fā)出“張力OK信號(hào)”，PROMOS系統(tǒng)收到此信號(hào)后，開始啟動(dòng)傳動(dòng)滾筒組Ⅱ驅(qū)動(dòng)裝置的主電機(jī)。當(dāng)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，PROMOS系統(tǒng)發(fā)信號(hào)給2處的盤形制動(dòng)器，并使之完全打開，CST在收到制動(dòng)器完全打開的信號(hào)后開始啟動(dòng)，并以0.6 m/s的帶速運(yùn)行。
    (3)驗(yàn)帶運(yùn)行完畢后，待皮帶速度降至零時(shí)，PROMOS系統(tǒng)發(fā)信號(hào)給盤形制動(dòng)器制動(dòng)。
4.6系統(tǒng)的控制程序
    本皮帶的主控制程序都存在PROMOS系統(tǒng)中的KJF21主機(jī)的68360芯片里。它與PROMOS硬件、CST系統(tǒng)相配合實(shí)現(xiàn)了上述控制功能，該軟件采用的數(shù)字電子的語(yǔ)言邏輯，具有易讀、易改寫的特點(diǎn)，并有PROMOS硬件一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。
6、結(jié)論
    通過對(duì)寺河系大巷輸送機(jī)的控制分析和實(shí)際運(yùn)行情況，PROMOS電控系統(tǒng)與CST軟啟動(dòng)相配合對(duì)超長(zhǎng)皮帶的控制體現(xiàn)出了運(yùn)行安全可靠、控制簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等特點(diǎn)，它必然在中國(guó)的煤炭事業(yè)中有更廣闊的發(fā)展前景。