摘要：濟寧市范圍內不同編制的煤礦在PLC應用于礦井帶式輸送機電控方面進行了大量的研究和實踐，并且取得了良好的現(xiàn)場使用效果。

    關鍵詞：煤礦；帶式輸送機；電控；可編程控制器

中圖分類號：TD5文獻標識碼：B

    近幾年來，位于山東省濟寧市范圍內不同編制的煤礦在PLC應用于礦井帶式輸送機電控方面進行了大量的研究和實踐，并且取得了良好的現(xiàn)場使用效果，對國內同行具有一定的參考價值。

1  基于PLC的煤礦帶式輸送機可控啟動傳輸系統(tǒng)

    位于濟寧市鄒城市的兗州礦業(yè)（集團）公司南屯煤礦引入基于PLC為控制核心的可控啟動傳輸系統(tǒng)(CST)，解決了傳統(tǒng)帶式輸送機啟動難、停車難及啟動過程中出現(xiàn)瞬時張力帶來強烈震蕩等問題。

⑴系統(tǒng)概述

    CST可控啟動傳輸系統(tǒng)主要由CST控制器、CST檢測傳感檢測元件、皮帶保護裝置、顯示報警裝置及控制對象CST等組成。

    CST控制器采用PLC作為控制核心，根據(jù)現(xiàn)場檢測元件采集的信號或司機發(fā)出的控制指令，控制CST的啟動與制動，使CST的機械和液壓特性得到完美體現(xiàn)，實現(xiàn)了對帶式輸送機的S型曲線起動、停車控制，同時PLC根據(jù)傳感檢測元件及保護裝置的信號進行運算處理，在有故障時啟動報警裝置。此系統(tǒng)還帶有顯示功能，便于司機或檢修人員直觀了解系統(tǒng)運行情況。

    CST控制器集成了Allen-Bradley公司的SLC504系列PLC。收到起動信號后，控制器根據(jù)設定參數(shù)計算出起動速度的S型曲線，控制液壓系統(tǒng)的工作壓力變化，控制離合器盤間的摩擦力變化，改變輸出速度。CST控制程序中通過速度PID(比例一積分一微分閉環(huán)控制)控制回路保證帶式輸送機始終按要求的速度運行；功率PID控制回路實現(xiàn)各驅動器功率平衡控制。

⑵系統(tǒng)功能及實現(xiàn)

    ①傳感檢測原件。軸速度傳感器檢測CST的輸出軸速度與帶式輸送機打滑檢測速度進行比較，如偏差大于設定值則發(fā)出打滑故障報警并停機，同時作為速度PID控制回路的速度給定；油溫變送器用以檢測CST箱體油溫度，防止因油溫過高損壞CST內部液壓元件；冷卻流量傳感器檢測CST油冷卻系統(tǒng)的冷卻流量，保證液壓油冷卻回路的正常；離合器壓力傳感器檢測液壓系統(tǒng)的高壓回路，確保足夠的壓力去推動離合器工作；潤滑壓力傳感器檢測液壓系統(tǒng)的低壓回路，確保足夠的壓力去潤滑軸承。

    PLC控制系統(tǒng)輸出0～20mA電流，用于PCV比例閥控制。PCV閥用于液壓控制回路中，控制離合器摩擦片的控制壓力，根據(jù)速度/壓力PID程序，計算出S型啟動曲線。

    ②保護及顯示報警裝置。速度保護用作檢測帶式輸送機的低速打滑、超速保護。溫度保護，放置在帶式輸送機驅動輥筒附近的環(huán)境中；當溫度升高到一定的時候，溫度傳感器中的熱敏元件動作，輸出信號以保證安全。堆煤滿倉保護安裝在溜煤眼和皮帶搭接處，當帶式輸送機頭發(fā)生堆煤、滿倉或煤位超限時，向控制器發(fā)出控制信號，控制系統(tǒng)檢測到后進行報警停機，以達到保護膠帶的目的。煙霧保護用以檢測帶式輸送機的摩擦，電氣設備引起的電纜起火或煤層自燃引起的冒煙事故。跑偏保護用以檢測膠帶是否跑偏，膠帶跑偏后給控制器信號，使帶式輸送機停車，起到保護膠帶的作用。

(3)系統(tǒng)優(yōu)點

    實現(xiàn)理想的S形起動曲線，極大減小傳統(tǒng)大型帶式輸送機在啟停中產生的尖峰應力對膠帶的破壞，有效延長整機使用壽命，提高運行效率，降低維護成本；實現(xiàn)驅動電動機空載依次起動，有效降低起動電流對電網的沖擊；完善的PID閉環(huán)回路程序，實現(xiàn)多點驅動功率平衡，保證帶式輸送機平穩(wěn)運行；控制系統(tǒng)先進，易于實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和網絡化，便于整體礦山自動化系統(tǒng)的信息化集成；集機電控制于一體，具有完善的智能故障自診斷功能。

2  煤礦帶式輸送機PLC控制設備設計

    位于濟寧市鄒城市的兗州礦業(yè)（集團）公司機械制修廠對煤礦常用帶式輸送機的PLC主控設備和遠程監(jiān)控設備設計進行了總結與分析。

⑴主控設備

    這是帶式輸送機電控系統(tǒng)的核心，所有設備的控制和保護動作都是由主控設備來完成的。鑒于PLC的抗干擾能力強，比較適合應用于帶式輸送機這樣的順序控制系統(tǒng)，而且PLC多采用模塊化設計，其系統(tǒng)的組成和擴展非常方便，所以帶式輸送機的主控系統(tǒng)通常都是采用PLC作為核心控制器件。在主控系統(tǒng)設計之前首先應當對所有需要控制的設備和檢測信號進行統(tǒng)計，得到主控系統(tǒng)的點表，即常說的DI、DO、AI、AO統(tǒng)計，還要考慮主控系統(tǒng)中是否配置通信接口及需要配置的通信接口類型，據(jù)此便可開始設計PLC系統(tǒng)組成；然后，采用光耦、繼電器和隔離柵實現(xiàn)對信號的隔離，接著為主控設備配置各種交流電源、直流電源，根據(jù)器件的功耗選擇電源容量；為主控設備配置人機界面，即操作顯示屏。軟件設計包括對PLC程序和顯示屏程序的設計。根據(jù)帶式輸送機的設備配置和工藝流程設計順序控制、參數(shù)設置、保護、故障屏蔽等。顯示屏完成人機對話的功能，一般具有方式選擇、操作、參數(shù)設置、報警彈出、故障屏蔽、故障紀錄等界面，不同的設備組成需要不同的操作界面來支持。此外，對于具有遠程監(jiān)控系統(tǒng)的帶式輸送機，還要為其配置通信接口（常用的通信接口有工業(yè)以太網、Profibus、CANbus、ControlNet等），并為PLC配置通信接口模塊，在設計軟件時還要考慮遠程監(jiān)控子程序。

⑵遠程監(jiān)控設備

    ①數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）。由地面監(jiān)控主機、通信網絡以及主控設備組成。地面監(jiān)控主機通常為工控機，設置在地面的調度室或者監(jiān)控機房內，安裝有IFix、WinCC、RSView、InTouch、組態(tài)王等組態(tài)軟件。由組態(tài)軟件開發(fā)出帶式輸送機系統(tǒng)的監(jiān)控界面，可以顯示從網絡采集來的數(shù)據(jù)，并且給主控設備發(fā)出操作命令，實現(xiàn)帶式輸送機的遠程控制。組態(tài)軟件還可以對數(shù)據(jù)和事件進行記錄存儲，產生各種報表，便于進行查詢與系統(tǒng)管理。

    ②視頻監(jiān)視系統(tǒng)。通常由防爆攝像頭、傳輸光纜、地面存儲及顯示系統(tǒng)組成。為了更加直觀地監(jiān)視帶式輸送機的運行情況，通常在帶式輸送機的機頭卸載點、機尾落料點、中間落料點以及其它重要位置設置防爆攝像頭，采集到的視頻圖像通過光纜傳輸?shù)降孛妗５孛娲鎯帮@示系統(tǒng)是由硬盤錄像機、視頻矩陣和電視墻組成的。硬盤錄像機可以將視頻按照設定的大小進行存儲以備查看，視頻矩陣則控制著視頻信號在電視墻上的顯示和畫面的分配。

3  PLC控制變頻器實現(xiàn)帶式輸送機動態(tài)調速

    位于濟寧市任城區(qū)的兗州礦業(yè)（集團）公司濟寧三號煤礦北部帶式輸送機的控制系統(tǒng)采用1765-L55M12型PLC?？紤]到該系列控制器的可擴展性，他們通過加裝模塊來控制變頻器的輸出頻率，進而實現(xiàn)了變頻器的動態(tài)變頻。

⑴改造原因。

    雖然變頻器的能量轉換比非常高，基本上沒有消耗，相對于耦合器來說是非常節(jié)能的，但是變頻器的真正優(yōu)點——變頻這個功能并沒有發(fā)揮出來。煤礦井下很多時候并不需要帶式輸送機全速運轉，例如采煤工作面不生產時帶式輸送機只拉掘進工作面開采的煤矸，運載量非常?。挥械臅r候帶式輸送機連續(xù)10min以上空載運行，造成大量電力浪費。

⑵動態(tài)調速。

    ①首先，給變頻器固定兩種頻率，一種是輕載模式，一種是重載模式。通過ControlNet通訊讀取北部帶式輸送機前一級帶式輸送機的電動機電流大小，北二帶式輸送機的3臺電動機電流從50A到80A不等。他們設計的流程是當北二帶式輸送機電動機電流滿足50A＜I＜60A持續(xù)2min（北部帶式輸送機滿速時的運轉周期是1.6min）時，認為北部帶式輸送機處于輕載狀態(tài)，將電動機頻率調至25Hz，北部帶式輸送機以2.4m/s速度運行；當北二帶式輸送機電動機電流滿足I＞60A持續(xù)5min（北二帶式輸送機運轉周期是6.25min）時，認為北部帶式輸送機將處于重載狀態(tài)，由PLC控制模塊模擬量輸出模塊調整變頻器頻率，以1Hz/s速度增加到50Hz，此時北部帶式輸送機以4.8m/s速度運行。

    ②經過上述步驟試運行一段時間后，對帶式輸送機進行動態(tài)功率平衡改造。因為一旦采用電動機直連減速箱的硬連接方式，則各電動機的頻率值絕對不可能完全相等，因此要做到帶式輸送機各電動機的動態(tài)功率平衡，必須通過監(jiān)測各電動機電流信號來實現(xiàn)。這點類似CST軟啟動裝置的程序設計。首先需要設定1個主驅，其余各驅動以主驅為參照物，電動機電流的平衡點向主驅靠近。例如，遇到煤量變化的時候，先要考慮的是調節(jié)主驅的頻率，主驅頻率變化后其余電動機電流必定不等，因此調節(jié)這些電動機的頻率使其與主驅的電動機電流盡量相近。這就是動態(tài)變頻的基本思路。在此還需考慮兩個問題：電動機電流是一個很不穩(wěn)定的數(shù)值，所以調節(jié)電動機頻率時的速度不宜過快，他們按照0.01Hz/10ms的速度進行調節(jié)，防止電流變化太快；由于電動機電流在采集數(shù)據(jù)時非常不穩(wěn)定，應注意電動機電流在采集時出現(xiàn)干擾，他們采用電動機電流在一段時間平均值來判斷其準確數(shù)值。

⑶使用效果。

    根據(jù)該礦電動機電流記錄來看，空載及輕載運行時間平均4h/d，全年共生產353d，按調速運行后降速50%計，全年節(jié)省電費8.4萬元；滾筒在重載啟動時基本不存在單驅動受力情況，節(jié)約材料費用10萬元。

4  可控制動配合PLC實現(xiàn)下運帶式輸送機軟制動

    新版《煤礦安全規(guī)程》第三百七十三條明確規(guī)定：傾斜井巷中使用的帶式輸送機，上運時，必須同時裝設防逆轉裝置和制動裝置；下運時，必須裝設制動裝置。其第九款還規(guī)定：下運帶式輸送機應加設軟制動裝置。按照《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，位于濟寧市任城區(qū)的兗州礦業(yè)（集團）公司濟寧三號煤礦在五采區(qū)安裝的下運帶式輸送機中加設了KZP系列盤式可控制動裝置，配合美國AB公司生產的PLC，實現(xiàn)了對下運帶式輸送機的軟制動。

⑴KZP系列盤式可控制動裝置

    是機電液一體化設備，由制動裝置、液壓站及配套電控系統(tǒng)組成。盤式可控制動裝置的制動力矩由閘瓦與制動盤摩擦而產生，調節(jié)閘瓦對制動盤的正壓力即可改變制動力，而制動器的正壓力又與液壓系統(tǒng)的控制油壓成比例。機械設備正常工作時油壓達到最大值，此時正壓力為0，閘瓦與制動盤間留有1～1.5mm間隙，即制動閘處于松閘狀態(tài)。機械設備需制動時，電液控制系統(tǒng)根據(jù)工況發(fā)出控制指令，使制動裝置按照預定程序自動減小油壓以達到制動要求。盤式可控制動裝置在環(huán)境溫度為40℃時每小時制動10次，盤面最高溫度遠小于150℃，并且無火花產生。與電控裝置配合，可使大型機械設備停車減速度保持在0.05～0.3m/s2，系統(tǒng)突然斷電時仍能確保大型機械（尤其是帶式輸送機）設備平穩(wěn)地減速停車。其液壓控制系統(tǒng)采用雙回路結構，兩回路完全對稱，可以互為備用。

⑵盤式可控制動裝置與PLC配合應用

    ①松閘過程。首先由PLC控制器向制動裝置發(fā)送松閘指令，由開關量輸出模塊為電磁換向閥提供127V電源，并命令油泵電動機工作，隨后由PLC中的模擬量輸出模塊增加電液比例閥的電流，油壓逐漸上升，蓄能器充液，此時制動力矩減小。當油壓大于4.5MPa時，制動閘瓦打開，帶式輸送機具備開機條件。

    ②正常工作。帶式輸送機正常工作時，電液比例閥的電流按照PLC電控系統(tǒng)的要求變化來調節(jié)油壓和制動力矩，使油壓保持在最大6MPa左右，制動器保持最大松閘間隙，確保帶式輸送機正常運行。

    ③正常制動。帶式輸送機接收到正常停車指令后，PLC的模擬量輸出模塊按照程序設計緩慢地減小輸出電流，進而減小油壓和制動力矩，以使帶式輸送機停車減速度保持在0.1～0.3m/s2。帶式輸送機完全靜止時，油泵電動機、電液比例閥和電磁換向閥斷電，系統(tǒng)停止工作，壓力瞬間清零，制動閘完全閉合。

    ④緊急制動與系統(tǒng)突然斷電。當帶式輸送機接收到緊急停車的指令或者供電系統(tǒng)突然斷電的時候，電動機、電液比例閥和電磁換向閥斷電，系統(tǒng)進入另外一套降壓模式。首先通過溢流閥使油壓降至預先的調定值，制動閘快速貼近制動盤，隨后蓄能器的油壓通過調速閥卸壓，制動力矩逐漸增大，機電設備平穩(wěn)減速停車。

⑶盤式可控制動裝置與PLC配合的優(yōu)點

    一般依靠蓄能器工作的制動閘就可實現(xiàn)對下運帶式輸送機軟制動，KZP系列盤式可控制動裝置的主要特點體現(xiàn)在“可控”。通過主驅動電動機輸出軸及膠帶上的速度傳感器來讀取電動機轉速及膠帶速度。重載時下運帶式輸送機有時出現(xiàn)“飛車”，要由PLC監(jiān)測速度傳感器數(shù)據(jù)。當?shù)玫剿俣却笥谡＿\行設定值時，由PLC減小制動閘電液比例閥的供電電流，從而減小制動系統(tǒng)的油壓，制動系統(tǒng)施閘使制動閘瓦貼近制動閘盤為膠帶減速。當帶式輸送機速度降至正常值以下時，PLC再按照預先編制的程序增大制動閘電液比例閥電流，使閘瓦打開，實現(xiàn)制動閘的動態(tài)可控運行，保障帶式輸送機的正常運轉。

5  基于PLC的盤式可控制動裝置電控系統(tǒng)

    位于濟寧市兗州區(qū)的兗州礦業(yè)（集團）公司兗州煤礦機械廠針對盤式可控制動裝置電控系統(tǒng)設計工作，總結了基于PLC的控制系統(tǒng)在與機械、液壓系統(tǒng)構成的機電液一體化帶式輸送機勻減速閉環(huán)系統(tǒng)中起到的重要作用，對今后該裝置的安全使用具有良好的推廣價值。

   盤式可控制動裝置主要用于大型機械設備控制動停車，實現(xiàn)下運帶式輸送機應用于大傾角上運帶式輸送機時，可以實現(xiàn)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的軟制動；應用于長距離大型帶式輸送機時，能夠實現(xiàn)可控制動停車，避免帶式輸送機正常停車或緊急停車時膠帶張力急劇變化而導致膠帶“堆疊”現(xiàn)象。

⑴控制功能

    由于提供的液壓泵站是雙回路工作系統(tǒng)，設計中也應采用雙回路控制系統(tǒng)，通過轉換開關切換至備用回路工作。每個回路均設有自動、手動控制方式，并設有正常起車、正常停車、緊急停車等按鈕。在自動狀態(tài)下，按下正常起車按鈕，安裝在電動機端的測速傳感器發(fā)出脈沖信號，輸入到PLC內置的高速計數(shù)器，在VD1中的值與旋轉次數(shù)成比例。若電動機速度在規(guī)定時間內達不到設汁轉速，則認為是空載起車過程；如電動機在外載拖動下轉速達到同步轉速，則認為是重載起車過程。由EM235CN模塊輸出的4～20mA標準信號，經比例放大器逐步放大為800mA接入電液比例閥，控制壓力上升或下降，從而控制制動裝置松閘還是制動。安裝在液壓泵站上的油壓傳感器輸出0～5V信號，接入M235CN模塊輸入端，由S7-200系列PLC判斷壓力大小，以便及時給主控發(fā)出信號讓主電動機起動，使帶式輸送機正常運行。在正常運行過程中，帶速傳感器始終檢測膠帶速度是否超速。如果發(fā)生超速現(xiàn)象，則由電液比例閥控制壓力實施軟制動；當速度小于或者等于額定帶速時，電液比例閥使其恢復到正常工作壓力，使帶式輸送機正常運行。系統(tǒng)發(fā)生緊急停車或故障時，控制系統(tǒng)保留引起的故障原因（每種故障都能在液晶顯示屏上顯示出來）。只有當故障排除之后，按下正常停車按鈕或者斷電復位1次，才能夠重新起車。

⑵保護功能

    ①超速保護。由電動機端的測速傳感器進行檢測。當電動機轉速超過1550r/min時判定為電動機超速，需要進行保護，盤式制動器實施抱閘制動。

    ②打滑保護。安裝在帶式輸送機驅動滾筒下的速度傳感器發(fā)出的頻率信號接入PLC的高速計數(shù)器。按設定程序計算膠帶速度。當帶速低于額定帶速80%時判定帶式輸送機打滑，需要進行保護，盤式制動器實施抱閘停機。

    ③低壓保護。起車過程中，當油壓傳感器輸出的控制油壓低于規(guī)定壓力時，不允許發(fā)信號啟動主電動機。液壓站發(fā)生故障時，需要重新調整。

⑶軟件設計

    ①順序控制程序設計。S7-200系列PLC順序控制程序采用STEP7MicroWINSP5軟件編制。此軟件可用梯形圖電路列表進行順序控制編程、順序控制程序運行狀態(tài)監(jiān)視、強制性數(shù)據(jù)變更和輸入輸出信號ON/OFF等；根據(jù)控制模塊流程圖編制整個順序控制程序，包括空載起車、重載起車、正常停車、緊急停車及故障保護等，對設備油壓、比例閥輸出電流、電動機與膠帶速度等信號的檢測及計算；在執(zhí)行過程中隨時響應人機界面的訪問，實時反映設備的運行狀態(tài)。把已調試通過的程序寫入EPROM或EEPROM，將程序固化，系統(tǒng)就可正常運行。

②觸摸屏人機界面設計。操作顯示畫面利用SIEMENS公司提供的基于WindowsXP人機界面設計軟件WINCCflexible進行畫面編制，以圖形、動畫和漢字形式顯示設備的啟/停和油壓變化、比例閥輸出電流、電動機及膠帶速度，并用不同顏色區(qū)分。發(fā)生故障時，自動跳轉故障報警畫面；故障排除后轉入狀態(tài)畫面。按壓顯示翻頁按鈕，可以查看各個畫面。為了體現(xiàn)人機對話的功能，在編制開機畫面、狀態(tài)畫面和數(shù)據(jù)采樣圖表及故障報警記錄等狀態(tài)信息時，具有顯示和修改工作程序等功能。

6  煤礦地面帶式輸送機PLC集中控制系統(tǒng)

     位于濟寧市高新區(qū)的山東能源臨沂礦業(yè)（集團）公司田莊煤礦地面帶式輸送機集中控制系統(tǒng)以SLG500系列PLC為核心，山東科技大學和該礦利用以太網將輸送帶監(jiān)控分站接入選煤廠監(jiān)控中心，實現(xiàn)PLC集中控制中心對帶式輸送機電氣控制系統(tǒng)的遠程實時監(jiān)控，對系統(tǒng)的重要部分實現(xiàn)比較完善的檢測保護，能夠及時地發(fā)現(xiàn)事故并且對事故進行處理。

    該礦地面帶式輸送機PLC集中控制系統(tǒng)要求對輸送帶堆煤、沿線急停、超溫、煙霧、低速、跑偏和高煤位等進行必要的自動保護，并且通過組態(tài)編程，可以根據(jù)程序設定和各個傳感器信號之間的閉鎖關系實現(xiàn)逆煤流開車和順煤流停車的遠程集中控制，同時對儲煤倉的高低位進行控制，以免在現(xiàn)場造成重大事故。

⑴需要解決的關鍵問題

    帶式輸送機運行過程中遠程數(shù)據(jù)與監(jiān)控中心之間的實時通信問題，對服務器設置主從配置結構；帶式輸送機運行過程中與現(xiàn)場電氣控制箱之間各種傳感器的可靠數(shù)據(jù)傳輸；帶式輸送機系統(tǒng)遠程控制與原有控制的沖突問題，設定就地、集中控制自動和集中控制手動總共3種控制方式；安全生產過程中的數(shù)據(jù)實時記錄。

⑵集中控制系統(tǒng)

    PLC集中控制系統(tǒng)對帶式輸送機的控制分為簡單控制和保護控制2種形式。簡單控制部分主要有給煤機、手選帶式輸送機、大塊帶式輸送機、破碎帶式輸送機、破碎機、振動篩和回收塊煤帶式輸送機篩選部分。這個部分實現(xiàn)帶式輸送機電動機的啟動與停止。保護控制部分以201帶式輸送機、301帶式輸送機、大傾角帶式輸送機和棧橋帶式輸送機為運輸?shù)闹饕O備，集中控制系統(tǒng)對這個部分還具有跑偏、撕裂、急停、溫度、堆煤、煙霧和速度的檢測保護功能。PLC集中控制系統(tǒng)采用分布式控制結構，主要由地面控制中心、振動篩監(jiān)控分站和煤倉監(jiān)控分站2個監(jiān)控分站、傳感器、驅動裝置和通信網絡組成。振動篩監(jiān)控分站控制201給煤機、201帶式輸送機、振動篩、301帶式輸送機、大塊帶式輸送機、手選帶式輸送機、回收帶式輸送機、破碎帶式輸送機、破碎機和回收篩等。煤倉監(jiān)控分站控制精煤倉帶式輸送機、大傾角帶式輸送機和棧橋帶式輸送機。監(jiān)控分站負責現(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)采集，帶式輸送機啟?？刂萍芭c控制中心的數(shù)據(jù)通信。監(jiān)控分站的核心采用SLC500系列PLC。每個控制分站包括電源柜、動力驅動柜和信號柜等，通過PLC以及相關的輸入輸出模塊實現(xiàn)獨立控制，具有手動和自動的功能。數(shù)據(jù)采集裝置由各種傳感器組成，負責監(jiān)視輸送帶的運行參數(shù)。地面控制中心設在選煤廠的監(jiān)控中心，由計算機監(jiān)控軟件對整個帶式運輸系統(tǒng)進行監(jiān)視和集中控制。2個PLC監(jiān)控分站通過光纖以太網接入選煤廠監(jiān)控中心。

7  矸石山帶式運輸系統(tǒng)PLC化集控改造

    位于濟寧市鄒城市的山東里能里彥煤礦是隸屬于司法部的監(jiān)獄煤礦，矸石山運輸系統(tǒng)一直采用的是由翻罐籠和調度絞車等部分組成的傳統(tǒng)運輸系統(tǒng)。鑒于安全生產的實際情況，為消除矸石山傳統(tǒng)小絞車提升系統(tǒng)的不足，他們經過調研分析，改變運輸系統(tǒng)的設計思路，把傳統(tǒng)的絞車運輸改為膠帶運輸。由原來的人力推車改造為自動滑行與爬車機、翻車機自動化運行和自動給煤機的適時開關相結合，全面實現(xiàn)矸石山運輸?shù)腜LC集控方式。

⑴PLC系統(tǒng)硬件構成

    矸石山運輸集中控制系統(tǒng)以三菱FX2N-64MR型PLC為主控單元、16WJDQB繼電器板為驅動單元、三相步進電動機為執(zhí)行單元。通過PLC的內部軟元件為基礎，集中控制翻車機、爬車機、給煤機和帶式輸送機的啟停，實現(xiàn)對翻車機位置的精確控制、給煤機的自動開關、爬車機的遠程自動控制和帶式輸送機的適時啟停。在具體選型的時候，PLC基本單元采用電阻輸出型，以滿足16WJDQB繼電器板的要求。同時，接線時將PLC基本單元輸出通過繼電器，實現(xiàn)電動機的各種保護之后，再控制電動機。根據(jù)系統(tǒng)的動作要求，共有28個開關輸入量和22個開關輸出量。PLC控制系統(tǒng)通過輸出端子控制電動機的電源，從而達到對各臺設備之間的運轉與停止。

⑵控制軟件

    矸石山運輸集中控制系統(tǒng)的主要控制軟件由三菱PLC軟件組成。FX2N系列PLC的編程軟件SWOPC-FXGP/WIN-C有梯形圖、指令語句和順序功能圖SFC的編寫格式，他們利用SC-09編程電纜，直接把計算機的串行口與PLC相連，將計算機上的梯形圖傳送到PLC，完成實時監(jiān)控與修改程序。系統(tǒng)控制軟件編制采用模塊化設計，主要包括開關量、位置和轉動方向等。

⑶控制方式

    根據(jù)生產和現(xiàn)場的使用情況，此集控系統(tǒng)可以通過集控箱上的開關選定整個系統(tǒng)是集控或者單控。不管采用哪種控制方式，開車前都要先啟動每臺綜合保護箱，使其進入正常工作，并且正確選定每臺電動機的遠/近開車方式。

    ①集控方式。當采用集控方式時，通過操作臺上的翻車機、爬車機、給煤機和帶式輸送機啟動、停車按鈕實現(xiàn)各臺電動機的開車和停車。當其中1臺設備出現(xiàn)故障時，操作本臺設備電動機的故障指示燈閃爍并響鈴，司機可按動集控箱上的故障解除按鈕來接解除鈴聲。

       ②單機控制。當采用單機控制時，先將每臺電動機的控制方式設為“近控”，然后通過通過操作本設備電動機的啟動與停止按鈕實現(xiàn)本臺設備的運行和停車。此時，輸送系統(tǒng)的聯(lián)鎖關系已經解除，開停車順序全系人為指令。

⑷使用效果

    基于PLC集中控制的帶式輸送機運輸系統(tǒng)應用于該礦矸石山翻矸系統(tǒng)后，大量減少翻矸循環(huán)時間和人力（每班減少10人），有效解決了翻矸系統(tǒng)制約生產的瓶頸問題，而且操作簡單、維護與維修量明顯降低，取得了良好的應用效果。

8  結束語

    帶式輸送機不僅是煤礦也是現(xiàn)代大型企業(yè)生產過程中必不可少的設備，但是單一依靠高質量、高性能的輸送機還遠不夠，必須設置性能完善、質量可靠、技術先進的帶式輸送機監(jiān)控系統(tǒng)，以實現(xiàn)輸送帶集群的集中控制和保護。帶式輸送機監(jiān)控系統(tǒng)作為自動控制系統(tǒng)的一部分，主要完成運輸系統(tǒng)工況的實時監(jiān)控，避免在一般的帶式輸送機輸送過程中執(zhí)行繼電器接點燒毀發(fā)生危險的時候電動機不能及時停機。工業(yè)計算機作為上位機，可實現(xiàn)顯示運行狀態(tài)并集中控制；PLC作為下位機，可完成現(xiàn)場各種信號和數(shù)據(jù)的采集并實時控制。帶式輸送機PLC控制裝置除了能夠實現(xiàn)單臺帶式輸送機控制外，還可以通過數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)多臺帶式輸送機的集中監(jiān)控。PLC控制系統(tǒng)具有操作簡單、運行可靠、低能耗和易維護等優(yōu)點。一個完整的PLC應用系統(tǒng)包括PLC控制系統(tǒng)和人機界面兩個方面。PLC控制系統(tǒng)對控制現(xiàn)場進行數(shù)采集并完成控制功能；人機界面是人與控制系統(tǒng)進行信息及數(shù)據(jù)交流的一個窗口。控制系統(tǒng)硬件由PLC及I/O設備構成。人機界面是介于人與PLC控制系統(tǒng)之的一個界面。操作人員可以通過人機界面與PLC控制系統(tǒng)進行信息數(shù)據(jù)的處理和交流。人機界面充分體現(xiàn)了PLC控制系統(tǒng)的I/O功能及用戶對系統(tǒng)的控制功能。