|
1. 概述
膠帶輸送機(jī)是一種由電機(jī)驅(qū)動的連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，大多采用就地控制。而在膠帶輸送機(jī)的連續(xù)運(yùn)行中，經(jīng)常會出現(xiàn)跑偏、堆煤、打滑、撕裂等現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)膠帶機(jī)集控與保護(hù)具有重要的意義。
防爆PLC控制箱主要用于煤礦井下的皮帶自動化控制與保護(hù)系統(tǒng)，采用西門子S7-1200系列PLC作為核心設(shè)備，具有較強(qiáng)的適用性、可擴(kuò)展性、高可靠性和強(qiáng)大的通訊能力。其邏輯控制方式可通過軟件的編程來實(shí)現(xiàn)，使復(fù)雜的控制邏輯變得簡單易行。控制箱內(nèi)部的輸入和輸出信號之間有可靠的隔離措施和本安電源，從而確保與各種類型傳感器、執(zhí)行器、各種設(shè)備電控回路的連接和匹配之間更加靈活、通用。
2.組成
膠帶機(jī)集控及保護(hù)系統(tǒng)主要由環(huán)網(wǎng)交換機(jī)、防爆PLC控制箱（從站）、西門子S7-300主站、配套皮帶保護(hù)傳感器、上位機(jī)、集控軟件等部分組成。
S7-300主站實(shí)現(xiàn)對井下所有防爆控制箱從站的管理，對所有井下數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、整合后提供給上位機(jī)，對上位機(jī)進(jìn)行控制的數(shù)據(jù)進(jìn)行下發(fā)。
防爆控制箱內(nèi)置環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，交換機(jī)使用光纖將所有從站的數(shù)據(jù)傳輸至地面環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)與地面PLC主站的通訊。
每條皮帶配置一臺防爆PLC箱，用于檢測皮帶跑偏、堆煤、撕裂、溫度報警、打滑、煙霧、急停、張力等故障。
圖1 系統(tǒng)組成圖
3.特點(diǎn)
1）減人提效：煤礦大部分的膠帶輸送機(jī)都是配置操作工開啟，每條皮帶1人，按照3班計算，每條皮帶就需要4個人。煤礦的膠帶輸送機(jī)少則十幾條，多則幾十條。光皮帶隊就需要上百人。配置了膠帶機(jī)集中控制及保護(hù)系統(tǒng)后，只需要配置5-10人的維修隊伍，2個人的集控就可以實(shí)現(xiàn)所有皮帶的集中控制�？蛇M(jìn)行連鎖啟動、停止；也可任意選擇單條皮帶進(jìn)行啟停。大量的節(jié)約了人力、物力，節(jié)省煤礦支出。
2）減少了事故率的發(fā)生。工人多就造成了事故率高，減少了現(xiàn)場工人，最大限度了減少了傷亡事故的發(fā)生。為建設(shè)本質(zhì)安全型礦井賣出了堅實(shí)的一步。打造人、機(jī)和諧，實(shí)現(xiàn)長治久安。
3）提高了裝備水平，增加了技術(shù)含量。煤礦的自動化技術(shù)水平普遍較低，PLC在煤礦的廣泛應(yīng)用，提高了煤礦裝備的自動化水平。為煤礦信息化、自動化、數(shù)字化奠定了良好的基礎(chǔ)。
4.功能
1）集控連鎖控制
在此模式下，系統(tǒng)檢測到需要開啟皮帶時，首先檢測各條皮帶無保護(hù)報警時，由主站按照逆煤流開車、順煤流停車的原則，依次控制各從站啟動、停止。
圖2 上位機(jī)軟件界面
2）單條運(yùn)行控制
此模式下，無工作閉鎖關(guān)系，檢測到啟動、停止皮帶的指令后，可直接啟動或停止皮帶的運(yùn)行。
3）單條點(diǎn)動控制
此模式下，檢測到啟動指令后，皮帶機(jī)啟動皮帶運(yùn)行幾秒鐘，接著停止。主要用于皮帶機(jī)的檢修工作。運(yùn)行時間可在觸摸屏上進(jìn)行設(shè)置。
4）保護(hù)功能
保護(hù)功能按照煤炭規(guī)程要求進(jìn)行開發(fā)，滿足MT872的要求。
A． 打滑保護(hù)
當(dāng)輸送帶速度在10s內(nèi)均在額定帶速的50%～70%范圍內(nèi)，或輸送機(jī)帶速小于等于50%額定帶速時，或輸送機(jī)帶速大于等于110%額定帶速時，報警并停止輸送機(jī)的運(yùn)行。對輸送機(jī)正常啟動和停止造成的速度變化，不應(yīng)有動作。
B. 堆煤保護(hù)
在2s內(nèi)連續(xù)檢測到煤位超過預(yù)定位置，報警并停止輸送機(jī)運(yùn)行，其保護(hù)動作的作用力不大于9.8N。
C. 跑偏保護(hù)
當(dāng)運(yùn)行的輸送帶超出托輥端部邊緣200mm時，發(fā)生跑偏時，報警并停止輸送機(jī)運(yùn)行，其保護(hù)動作所需作用于跑偏傳感器中點(diǎn)正向力為20～100N。
D. 超溫灑水保護(hù)特性
在測溫點(diǎn)處溫度超過設(shè)定值時，裝置2s內(nèi)應(yīng)報警，同時應(yīng)能啟動灑水電磁閥，噴水降溫。
E. 煙霧保護(hù)
連續(xù)2s內(nèi)煙霧濃度達(dá)到1.5時，報警并停止輸送機(jī)運(yùn)行。
F. 撕裂保護(hù)
運(yùn)行中的輸送機(jī)縱向撕裂時，報警并停止輸送機(jī)的運(yùn)行。
G. 雙向急停開關(guān)保護(hù)
雙向急停開關(guān)在任何一邊施加40～200N的力時，雙向急停開關(guān)能停止輸送機(jī)的運(yùn)行，并自鎖。
H. 張力傳感器檢測
張力傳感器用于測量煤礦井下膠帶輸送機(jī)膠帶張緊力的變化。
6）報警功能
當(dāng)皮帶運(yùn)行中出現(xiàn)任何保護(hù)傳感器動作時，進(jìn)行報警。并將報警信號傳輸給主站。主站判斷工作模式，若在集控連鎖模式，則按照順煤流停車的原則，依次控制從站進(jìn)行停車；若工作在單條運(yùn)行模式，則直接停止皮帶機(jī)的運(yùn)行。
5.防爆PLC控制箱
防爆控制箱使用西門子S7-1212作為控制的核心，按照GB3836的要求進(jìn)行必須的輸入輸出隔離后與外部傳感器、執(zhí)行器進(jìn)行連接，其通訊接口接入控制箱的環(huán)網(wǎng)交換機(jī)。
輸入部分主要為皮帶運(yùn)行狀態(tài)、皮帶運(yùn)行的各種保護(hù)傳感器；輸出部分為皮帶的啟動停止信號、超溫灑水的電磁閥等。
圖3 防爆PLC控制箱的主要內(nèi)部原理圖
圖4 防爆PLC控制箱樣機(jī)
6.結(jié)束語
西門子推出S7-1200系列PLC后，因其CPU模塊直接具備網(wǎng)絡(luò)接口，順應(yīng)了工業(yè)自動化對信息化、數(shù)字化的需求。并在煤礦的小型自動化系統(tǒng)中迅速的占領(lǐng)了市場。
皮帶機(jī)集控及保護(hù)系統(tǒng)還沒有在煤礦得到廣泛的普及，推廣集控系統(tǒng)具備深遠(yuǎn)的意義。真正實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、高效，打造本質(zhì)安全型礦井。
|
