1 引言

　　近幾年來，兗州礦業(yè)(集團)有限責任公司及下屬廠、礦針對以前在礦井帶式輸送機控制方面存在的問題進行了大量的研究試驗工作，并且與有關單位共同開展科技攻關，積極應用智能控制新技術，全方位提出解決方案并進行實施， 顯著地提高了礦井帶式輸送機的控制水平，取得良好的現(xiàn)場使用效果，對國內同行具有相當?shù)膮⒖純r值。

　　2 BXWⅡ控制系統(tǒng)在帶式輸送機上的應用

　　以BXWII-120/115礦用隔爆兼本安型微機控制箱為核心的電控系統(tǒng)，是兗州煤礦機械廠專門為煤礦井下研制的可編程監(jiān)測控制系統(tǒng)，輸入輸出點數(shù)均可以擴展，語音通訊，可自診斷并具有快開門結構，目前已廣泛應用于煤礦井下帶式輸送機的電氣控制、監(jiān)測和綜合保護。

　　⑴系統(tǒng)設計

　　該系統(tǒng)的信號檢測、邏輯運算和控制輸出等工作過程均由BXWII控制系統(tǒng)自動實現(xiàn)。控制核心部件選用三菱FX2N- 48MR可編程控制器，配有RS485接口、模擬量模塊和通訊模塊等完成帶式輸送機的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集及過程控制。FX2N- 16CCL-M系統(tǒng)主站塊可以使PLC在現(xiàn)場總線CC-Link中作為主站使用，可以接7個遠程I/O以及8個遠程設備站，最大的傳輸距離為13.2km，可以有效地節(jié)約布線，減小誤配線率， 方便快捷地使PLC與各種外接設備進行網(wǎng)絡通訊，實現(xiàn)遠程控制。FX2N-4AD模擬量檢測模塊采集電機電流信號，具有12位高精度分辨率，4通道，通過軟件編程和數(shù)據(jù)運算實現(xiàn)多臺電機功率平衡，提高設備的運行性能，延長設備的使用壽命。采用圖形操作顯示終端，運用FX-PCS-DU-WIN-C專業(yè)軟件，設定了用戶的顯示操作畫面、監(jiān)視畫面、數(shù)據(jù)采樣圖表、故障報警記錄等狀態(tài)信息，為用戶提供了優(yōu)良的操作環(huán)境，并且能夠顯示和修改工作程序，方便現(xiàn)場的調試工作。

　?、傩盘枡z測。首先由各種傳感器檢測出帶式輸送機的各種信號，并將此輸入到BXWII控制箱可編程控制器FX2N- 48MR，由PLC內CPU判斷，同時根據(jù)遠程或者司機控制輸入的要求，依照編定程序完成控制功能，實現(xiàn)啟動預告、設備運行和帶式輸送機保護。被檢測的信號基本上可以分為開關量(無電位接點)和模擬量兩種。

　?、诳刂戚敵??？刂葡鋵Υ帕ζ饎悠鳌㈦姍C等外部設備的控制是通過接點的通斷來實現(xiàn)的，即開關量控制。開關量的輸出分為本安接點輸出和隔爆接點輸出。

　　③運行工況。為了滿足日常運行、檢修和故障處理等的需要，具備集控、自動(包括正常起車、正常停車、緊急停車和保護停車)、檢修和手動4種控制模式。

　　⑵技術特點

　?、僦饕夹g參數(shù)。額定輸入電壓為交流127V，工作電壓為115V、24V;額定輸入電流為5A;最大輸入輸出量為256點;具有本安電源輸出電壓DC24V，電流100mA; DC12V，電流240mA;表面溫度不大于150℃。

　　②主要技術特點。具有快開門式結構，安全的機械電氣聯(lián)鎖,現(xiàn)場安裝接線更為迅速;可編程控制器程式執(zhí)行迅速, 模塊化結構,提供了最大的靈活性和控制能力;具有RS485通訊口，可根據(jù)需要擴展實現(xiàn)CC-Link工業(yè)現(xiàn)場開放式網(wǎng)絡聯(lián)接，方便與其它系統(tǒng)聯(lián)接進行數(shù)據(jù)通訊和與礦方監(jiān)測中心聯(lián)網(wǎng);以彩色液晶顯示屏顯示膠帶機的設備運行狀態(tài)、傳感器狀態(tài)、張緊系統(tǒng)工作狀態(tài)、控制系統(tǒng)自檢信息等;具有起車前的自動預告、沿線打點聯(lián)絡以及語言通訊功能;膠帶輸送機的運行特性實現(xiàn)主電機的分時、輕載啟動、停止等功能; 可實現(xiàn)膠帶機打滑、跑偏、堆煤、閉鎖、滅火灑水、煙霧、超溫、縱撕保護及電流、溫度、速度的測量等，并可以方便定義和修改所有被測模擬參數(shù)的報警值、保護動作值;可與其它井下設備聯(lián)控如液壓自動張緊裝置，實現(xiàn)起車前的皮帶張緊;具有檢修時的安全閉鎖功能。

　　3 ControlNet在煤礦井下帶式輸送機監(jiān)控系統(tǒng)的應用

　　兗州礦業(yè)(集團)公司濟寧三號煤礦將ControlNet作為井下帶式輸送機集中控制系統(tǒng)的主干網(wǎng)絡，實現(xiàn)帶式輸送機的集中控制，操作員可以在地面調度室直接監(jiān)控帶式輸送機及其各種保護狀況，還可以根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進行設備故障預測，及時排除故障，保障設備運行。

　?、畔到y(tǒng)組成

　?、匐娍匮b置。以可編程控制器為核心，PL C選用Controllogix5550系統(tǒng)， CPU模塊為1756-L55M12處理器。Controllogix系統(tǒng)通過1756-DNB、ControlNet掃描模塊及I/0模塊實時測量采集過程量和現(xiàn)場數(shù)據(jù)，經(jīng)過1756-L55M12CPU模塊綜合處理后，將數(shù)據(jù)傳送到現(xiàn)場所控制的設備，完成設備的自動啟停;并由1756-CNBR通信模塊通過ControlNet送至井下網(wǎng)關和地面工作站;控制屏通過ControlNet與Controllogix主控分站連接，從PLC獲取的現(xiàn)場設備信息，在控制屏上顯示并通過控制屏完成現(xiàn)場設備的控制;Controllogix主控分站通過DH+與CST軟啟動控制柜SLC- 500T進行通訊，獲取CST軟啟動信息，在控制屏上顯示并將CST狀態(tài)送至地面顯示。

　?、贑ST可控驅動裝置。主要由可控啟動傳輸部分、冷卻系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)組成，可控啟動性能好，具有反饋系統(tǒng)，實時控制啟動加速度又可實現(xiàn)可控制動，使帶式輸送機按預定減速度在規(guī)定時間內停車，調速精度高、穩(wěn)定性強、可靠性高。選用CST可降低基本膠帶張力，提高傳動效率，較小的安全系數(shù)就可獲得較高的安全度。

　?、蹚埦o裝置。采用YZL-300型液壓張緊裝置，可實現(xiàn)膠帶啟停時自動張緊。

　?、芏嗦方M合開關。選用ZB-4×40/660型礦用隔爆型組合開關為CST油泵的電動機、冷卻電動機和張緊絞車的電動機提供電源，并且對其進行控制和保護，具有過載保護、漏電保護、短路保護、缺相保護以及漏電閉鎖等功能。

　?、菽z帶保護裝置。主要有跑偏開關、拉線開關、縱撕傳感器、堆煤傳感器、煙霧傳感器、打滑傳感器、灑水裝置以及沿線信號裝置等。

　　⑵通訊方式和網(wǎng)絡組建

　?、偻ㄓ嵎绞健Ｄ壳坝蠧ontr olNe t、DH +等。ControlNet使用Producer/Consumer通訊模式提高網(wǎng)絡效率，允許系統(tǒng)中各組件同時訪問同一數(shù)據(jù)，提供更有效的網(wǎng)絡帶寬。它為對等通訊提供實時控制與信息服務。作為控制器與I/0設備間的高速連接方式，它融合了已有網(wǎng)絡的性能。作為開放式網(wǎng)絡，可以實時連接、對等通訊和編程——所有工作都只通過同一根連接線。對于離散型和過程應用場合， 它具有確定性和可重復功能。DH+鏈路是PLC-5s、SLCs和其它使用DH+網(wǎng)絡設備間傳送數(shù)據(jù)的。這些設備稱為站點， 單個DH+鏈路最多可連接32個站點，系統(tǒng)中用于連接CST的SLC/504和Controllogix控制系統(tǒng)。

　　②網(wǎng)絡組建。帶式輸送機監(jiān)控系統(tǒng)以ControlNet網(wǎng)絡為主構成，組建基本步驟為：a.網(wǎng)絡規(guī)劃。根據(jù)系統(tǒng)需要選擇節(jié)點、同軸電纜和光纖介質，進行合理布線規(guī)劃。b.網(wǎng)絡介質測試與硬件設備連接。將ControlNet網(wǎng)絡設備連接到網(wǎng)絡上，網(wǎng)絡介質測試。c.節(jié)點預配置。ControlNet網(wǎng)絡通信波特率為5MIT/s，每個網(wǎng)絡段最多允許99個節(jié)點，且不允許節(jié)點地址重復。地址一般連續(xù)，且信息優(yōu)先級高的設備節(jié)點地址盡量小，以保證信息及時傳送。d.安裝和啟動軟件。羅克韋爾網(wǎng)絡組態(tài)工具軟件RsnetWorx for ControlNet。e.連接網(wǎng)絡。將編程終端連接到網(wǎng)絡上，并建立通信。配置ControlNet設備和網(wǎng)絡參數(shù)，掃描網(wǎng)絡上的處理器， RsnetWorx for ControlNet軟件通過計算網(wǎng)絡的通信負載情況，給出網(wǎng)絡刷新時間，通過合理設置使網(wǎng)絡性能最優(yōu)化;保存配置參數(shù)，下載到節(jié)點設備和ControlNet Keeper中， 并保存到網(wǎng)絡組態(tài)工具軟件的配置文件中。

　　4 大傾角下運帶式輸送機電控系統(tǒng)研制

　　隨著我國煤炭工業(yè)的不斷發(fā)展和巷道開拓方式的不斷創(chuàng)新，大傾角下運帶式輸送機是必不可少的。兗州煤礦機械廠將大傾角下運帶式輸送機電控系統(tǒng)與機械系統(tǒng)、制動系統(tǒng)以及液壓控制系統(tǒng)構成機電液一體化的帶式輸送機勻減速閉環(huán)控制系統(tǒng)，使得帶式輸送機能夠按照預定的停車減速度平穩(wěn)地制動停車，完善可靠地解決了負傾角較大向下運輸?shù)目刂茊栴}。

　?、胖饕δ?/strong>

　　與機械系統(tǒng)、制動系統(tǒng)以及液壓控制系統(tǒng)構成機電液一體化帶式輸送機勻減速閉環(huán)控制系統(tǒng)，使帶式輸送機能夠按照預定的停車減速度平穩(wěn)制動停車。電動機同步投入啟動和同步切除停車控制;輕、重載兩種情況下的起車判斷;電動機超速保護和控制;輸送帶高、低速保護及控制;完成帶式輸送機打滑、跑偏、堆煤、閉鎖、滅火灑水、煙霧、超溫及縱撕保護等;運行狀態(tài)及故障類別指示;自動和手動控制功能;可以支持多臺主電動機和液壓站工作。

　　⑵操作方式

　　PLC電控系統(tǒng)具備自動/手動兩種操作方式。在自動方式的時候，全部過程均由控制程序完成;在手動方式的時候， 各個設備的通電均由手動操作完成。此項成果以高可靠性的日本三菱FX2N系列PLC為控制核心。帶式輸送機預警起車， 各保護投入檢測，PLC可對各個輸入口采集的信號進行判斷和運算，發(fā)出控制指令，實現(xiàn)各臺設備的自動控制。當出現(xiàn)故障的時候自動實施緊急停車，并且發(fā)出聲光故障報警，待故障排除以后方可以再次進行正常起車，完成帶式輸送機打滑、跑偏、堆料、閉鎖、滅火灑水、煙霧、超溫以及縱撕保護等。下運帶式輸送機工作的時候，其帶速和電動機速度是兩個重要的物理參量，如開車松閘以后的輕、重載判斷，電機在同步速度值的投入和切除，三個超速值的設定，膠帶高低速打滑以及加速度和二級制動控制等，均需要對電動機和膠帶速度進行檢測。

　　⑶設計特點

　　在此項設計中，速度通過磁性傳感器轉換成頻率與其成正比的電信號，由PLC高速計數(shù)端采集，進行數(shù)據(jù)運算和處理。除了安全規(guī)程規(guī)定的六項保護以外，他們還根據(jù)設備的特點，設置了閘皮磨損保護、盤形閘和捕帶器不能夠有效松開的閉鎖、給煤機閉鎖控制保護等。各種保護信號進入PLC，根據(jù)故障性質判斷急停和延時停車等。此項研究成果根據(jù)下運帶式輸送機傾角大、運行工況特殊的特點，以PLC 為控制核心，比較好地解決了速度信號的檢測、速度與加速度控制和三級超速的制動控制等問題。

　　5 四象限變頻調速裝置在下運帶式輸送機的應用

　　受地質條件、采場布置等因素影響，煤礦井下不可避免會出現(xiàn)帶式輸送機上行運輸、水平運輸、下行運輸及幾種條件同時出現(xiàn)的情況。當出現(xiàn)長距離下行運輸?shù)那闆r時，在輸送機膠帶及所載物料的自身重力作用下，包括輸送機在內的控制系統(tǒng)完全處于失控狀態(tài)，造成影響礦井原煤生產(chǎn)的安全隱患。兗州礦業(yè)(集團)公司興隆莊煤礦將西采區(qū)上山帶式輸送機由采用液粘型軟起動裝置改為采用四象限變頻器進行負力狀態(tài)下的控制與拖動，為解決此類問題奠定較好的理論基礎和實踐經(jīng)驗。

　　⑴四象限變頻裝置工作原理

　　①四象限變頻器工作原理。采用一系列技術手段滿足變頻器在四象限工作的需要，將整流電路由全波整流橋改為由智能功率模塊IPM構成的可控硅整流橋。電動機處于電動狀態(tài)時，四象限變頻器與二象限變頻器的工作完全一樣。電動機處于發(fā)電狀態(tài)時，四象限變頻器的逆變電路作為整流電路工作，整流電路作為逆變電路工作，相當于變頻器向電網(wǎng)回饋能量。

　　②能量回饋原理。四象限變頻器輸入的交流電都是三相的，電網(wǎng)電壓可用既有幅值又有角度的電壓向量表示。角度的概念是“沒有對電網(wǎng)電壓進行任何控制，故可將它視為0°，并以其為參考對其它相關量進行度量”。通常在電網(wǎng)電壓示意圖中，電網(wǎng)電壓被描述為1條角度為0°的水平線。電網(wǎng)電壓向量按照電網(wǎng)頻率每秒鐘旋轉50或60個360°;逆變器輸出的逆變電壓也是三相電壓，在相位上超前電網(wǎng)電壓約90°，其幅值比輸入電壓稍大一些。在四象限變頻器系統(tǒng)中，電網(wǎng)電壓與逆變器輸出電壓之間串有1個輸入電抗器，其兩端的電壓為電網(wǎng)電壓向量與逆變器輸出電壓向量的差，而通常在電網(wǎng)電壓示意圖中用1條垂直的線來表示，恰好與輸入電壓向量成90°。在交流回路中，電抗器中的電流總是滯后于其兩端電壓90°，這就意味著電抗器中的電流方向與電網(wǎng)電壓的方向相同。輸入電壓和電抗器輸入電流之間的夾角是0°(兩者同相)，系統(tǒng)功率因數(shù)為1(cos0°=1)。四象限變頻器能夠控制其輸出電壓在圓形的任何一點，輸入電流被控制為任意需要的大小和方向，系統(tǒng)可在任何功率因數(shù)下工作。同樣，系統(tǒng)可控制輸入電流反相以使系統(tǒng)工作在再生狀態(tài)，或控制其與輸入電壓成90°以使系統(tǒng)僅提供無功電流。四象限變頻器通過自動控制其輸出電壓的大小和方向同時實現(xiàn)上面兩種功能及其所需的能量傳輸，并且也可得到相應的無功電流以獲得所期望的功率因數(shù)。在正常運行時，四象限變頻器通過內置的PID控制器動態(tài)調整輸入電流使直流母線電壓穩(wěn)定在預設的水平上，用戶可以單獨設定其無功電流的數(shù)值。

　?、苾煞N方式的比較

　　①啟動過程。采用液力耦合器起動裝置時，帶式輸送機依靠重力自行運行，系統(tǒng)處于失控狀態(tài)。采用四象限變頻器時，帶式輸送機完全在變頻器控制的頻率及速度下運行;變頻器采用矢量控制技術具有較大的啟動力矩，0.5Hz時達到2 倍額定力矩,保證重載起動的要求。

　?、谶\行過程。四象限變頻器運行過程中不是電動機超過1520rpm才處在發(fā)電狀態(tài)，而是隨時都可能產(chǎn)生短時或長時負力，電動機達到1520rpm時系統(tǒng)在超速狀態(tài)下運行。采用液力耦合器起動裝置時負力完全是通過機械裝置或由電動機發(fā)熱來消耗。采用變頻器則是隨時將產(chǎn)生的負力回饋到電網(wǎng)中，通過控制電動機的運行頻率，系統(tǒng)不可能超速，運行更安全可靠。

　?、壑苿舆^程。液力耦合器起動裝置在正力、負力下均不能控制電動機速度，完全靠機械裝置或電動機發(fā)熱使系統(tǒng)停下，只控制帶式輸送機的開停狀態(tài)，制動過程是不可控的。

　?、茇摿?。四象限變頻器監(jiān)測負力的產(chǎn)生，隨時將負力回饋電網(wǎng)，同時實現(xiàn)系統(tǒng)運行中正力到負力及負力到正力過程的平穩(wěn)控制。

　　6 西門子PLC在煤礦帶式輸送機控制系統(tǒng)的應用

　　兗州礦業(yè)(集團)公司兗州煤礦機械廠和濟寧礦業(yè)(集團)公司運河煤礦根據(jù)煤礦井下運輸?shù)膶嶋H情況及要求， 吸取國內外同類產(chǎn)品的先進經(jīng)驗，選用西門子公司的S7- 200CPU226可編程控制器對原有的電控系統(tǒng)進行自動化改造，增加新的功能。在運河煤礦的實踐表明，此系統(tǒng)可靠性高、操作簡單、運行穩(wěn)定，而且具有可擴展性，為今后實現(xiàn)全礦井生產(chǎn)集中控制打下了良好的基礎。

　?、趴刂葡到y(tǒng)硬件

　　煤礦井下帶式輸送機擔負著運輸煤炭的重要任務，其電控系統(tǒng)自動化程度的高低直接影響到煤礦的產(chǎn)量和效益。基于煤礦井下環(huán)境惡劣，他們選用的PLC可靠性高、配置靈活，而且具有良好的環(huán)境適應性和抗干擾能力。PLC參與帶式輸送機控制全過程，是控制系統(tǒng)的核心，包括24路輸入、16路輸出、擴展1個模擬量模塊EM231-4路模擬量輸入和1個EM235，MA+、MA-、MD+、MD-接收傳感器傳來的電流信號。這個模塊的模數(shù)轉換時間<250μs，分辨率為12位， 轉換精度為0.025%。OP3顯示器作為S7-200PLC人機界面， 功能強、價格低，而且只需要1根專用電纜，不需要單獨的電源。他們采用步進電動機作為油壓調節(jié)執(zhí)行裝置。

　　⑵系統(tǒng)軟件設計

　?、傧到y(tǒng)控制功能軟件。包括正常起車、正常運行、正常停車、緊急停車、故障保護等部分，由PLC實時測控軟件構成，采用梯形圖邏輯編制，編程容易、簡潔明了、修改方便。PLC起動后即執(zhí)行此程序，在執(zhí)行過程中可以隨時響應人機界面的訪問。

　?、谙到y(tǒng)操作功能軟件。主要為人機對話界面，軟件設計利用SIMATIC ProTool組態(tài)軟件借助中文WINDOWS操作系統(tǒng)可以很方便完成包括下拉式菜單設計、I/O信息顯示、趨勢報警及有關數(shù)據(jù)與表格的更新、存儲、輸出等。由于其電控裝置應用在煤礦井下，環(huán)境相對惡劣，為了防止干擾，他們對電流、溫度、運煤量等模擬量信號和速度數(shù)字量信號進行平均值濾波。

　?、枪δ芴攸c

　?、倏刂乒δ?。系統(tǒng)設有自動/手動2種控制方式。微機控制箱設有正常起車、正常停車、緊急停車、故障復位等按鈕。當系統(tǒng)發(fā)生緊急故障時，只有當故障排除后按下故障復位按鈕才能重新起車。在自動狀態(tài)下，按下電控裝置的正常起車按鈕，啟動主電機，安裝在帶式輸送機驅動滾筒下的速度傳感器發(fā)出脈沖信號，PLC內部程序計算出輸送機速度和啟動加速度。根據(jù)預先設定的啟動加速度與實際的加速度進行比較，其差值經(jīng)數(shù)據(jù)處理后，控制步進電動機調節(jié)數(shù)字壓力閥控制油壓，使啟動加速度控制在設定值。

　?、诒Ｗo功能。沿線故障保護，為了更及時判斷和處理故障，選用了故障地址識別裝置，可將沿線閉鎖開關發(fā)來的跑偏、縱撕、閉鎖等故障及故障地址、停機信號進行顯示和處理，并將信號用無電位接點的形式并行輸出，供給PLC與其它控制裝置;電動機溫度保護，主電動機定子繞組裝入熱電阻，變換成電流信號輸入模擬量輸入模塊，CPU226把它換算成電機溫度，和設定溫度比較，檢測到電動機超溫即停車，轉故障處理;電動機電流保護，主電機電流經(jīng)過電流變送器輸出電流信號，輸入到數(shù)字輸入模塊，檢測出電動機電流超過額定電流時就立即停車，轉故障處理。

　　7 下運帶式輸送機計算機控制系統(tǒng)研制

　　帶式輸送機因為節(jié)能、管理方便而在煤礦井下得到普遍采用。下運帶式輸送機由于物料 (煤炭)本身重力的下滑分力運送，更加節(jié)能，但由于控制系統(tǒng)沒有很好地解決而限制了其應用范圍。針對下運帶式輸送機存在的膠帶打滑和電動機飛車等問題，兗州礦業(yè)(集團)公司東灘煤礦和山東科技大學研究出帶式輸送機在下運情況下的計算機控制系統(tǒng)，并利用抗干擾性能較好的三菱系列PLC作為微型控制器，對下運帶式輸送機計算機控制系統(tǒng)和PID進行控制，實現(xiàn)此系統(tǒng)在大屯煤電(集團)公司孔莊煤礦、濟寧里彥煤礦、山東能源新汶礦業(yè)(集團)公司翟鎮(zhèn)煤礦井下的安全運行。

　　⑴總體控制方案

　?、儆嬎銠C控制器。這個智能控制器可完成數(shù)據(jù)(速度) 的采集與處理，實現(xiàn)各種控制算法，輸出開關控制信號控制主電動機和給料系統(tǒng)的啟停，輸出模擬電壓信號控制液壓系統(tǒng)。

　?、谝簤合到y(tǒng)。由液壓電磁換向閥、油箱、電液比例閥等

　　組成。通過控制電液比例閥的電壓，實現(xiàn)控制其液壓回路的壓力，相當于1個二階環(huán)節(jié)。

　?、郾P式制動器。將液壓力轉換為幾修制動力，相當于1 個比例環(huán)節(jié)。在沒有油壓時制動器靠彈簧力產(chǎn)生制動力矩。

　　④電動機。應用負載來改變電動機轉速。在通電狀態(tài)下，電動機工作于同步轉速或二象限內。此時的電動機轉速與負載關系近似為線性比例環(huán)節(jié)。

　?、菽z帶。膠帶很長并且張緊力足夠時，可認為膠帶在工作過程中是1個二階振蕩環(huán)節(jié)。

　?、逌y速系統(tǒng)裝置。測量電動機轉速和膠帶速度，在計算機中進行等效比較，是2個比較環(huán)節(jié)。

　?、破疖囃＼囉嬎銠C控制

　　下運帶式輸送機工作在大傾角下運情況下容易出現(xiàn)以下情況：由于重力作用，物料會通過摩擦力帶動膠帶、滾筒、電動機轉動，使電動機工作于二象限的發(fā)電制動狀態(tài)。如果電動機送電不及時，物料使電動機轉速大于其同步轉速時則會燒壞電動機。停車時，如果在電動機工作于二象限時斷電，電動機就會出現(xiàn)飛車。計算機在起車時控制系統(tǒng)輸出直流電壓使液壓系統(tǒng)工作，盤式制動器松閘。如果膠帶上沒有物料，則在延時一段時間后控制電動機送電，使主電動機轉動，帶動膠帶運行并送料使系統(tǒng)工作;如果膠帶上有物料則帶動電動機轉動。由于液壓系統(tǒng)是1個二階系統(tǒng)，液壓力上升需要一段時間，盤式制動器緩慢松動，電動機在摩擦力作用下逐漸加速轉動。當電動機轉速達到1490rpm時給電動機送電，使電動機工作于電動狀態(tài)并緩慢過渡到發(fā)電制動狀態(tài)。這種控制方式使膠帶啟動運行比較平穩(wěn)。在停車時，如果電動機工作于發(fā)電制動狀態(tài)且轉速大于1500rpm，則先停止給料系統(tǒng)使膠帶速度及電動機轉速緩慢減低，同時加入液壓制動力，待電動機轉速減少到1500rpm后斷電。

　　⑶超速的計算機控制

　　在帶式輸送機的工作過程中，由于物料的不確定性，容易出現(xiàn)膠帶拖動電動機轉動而產(chǎn)生電動機轉速超過臨界轉速的現(xiàn)象。如果物料過多，電動機工作于二象限，膠帶下滑摩擦力大于電動機發(fā)電狀態(tài)的制動力時，電動機轉速超過臨界點而出現(xiàn)飛車事故。為了安全運行，在電動機轉速1580rpm 左右時停止給料。由于膠帶運輸系統(tǒng)和液壓制動系統(tǒng)是1個較大的慣性環(huán)節(jié)，因此電動機轉速仍然有可能上升，此時必須采用可靠的制動控制。

　?、却蚧瑺顩r的計算機控制

　　在帶式輸送機的工作過程中，由于膠帶張緊力不夠， 致使膠帶和滾筒之間的靜摩擦狀態(tài)不能保持。膠帶速度大于電動機等效轉速出現(xiàn)的打滑，其原因是膠帶和滾筒的摩擦力不夠，致使物料帶動膠帶沿滾筒滑動，控制的方法只能停止給料，使膠帶的下滑力減少，逐漸恢復摩擦力，而不應當停車，電動機轉速與膠帶等效轉速相同后故障消除。當膠帶速度小于電動機等效轉速出現(xiàn)的打滑，其原因是膠帶與滾筒的摩擦力不夠、電動機轉速大于膠帶的速度，致使膠帶系統(tǒng)不能有效運送物料，這時應停止電動機來增加膠帶張緊力，從而加大膠帶與滾筒的摩擦力。這里采用1個開關控制器。

　　8 主煤流膠帶運輸?shù)孛婕锌刂葡到y(tǒng)

　　中國礦業(yè)大學和兗州礦業(yè)(集團)公司興隆莊煤礦研制的“煤礦井下主煤流膠帶運輸?shù)孛婕锌刂葡到y(tǒng)”，集控制、檢測和監(jiān)測為一體，在我國首家實現(xiàn)了地面對井下主煤流膠帶運輸?shù)拈L距離(10km以內)、多點位(2000點以上)信息傳輸和無崗點操作管理人員的遠程集中監(jiān)測監(jiān)控， 開創(chuàng)了我國地面遠程集中控制煤礦井下機電設備的先例，系統(tǒng)自動化程度達到了國際先進水平。

　　煤礦井下主煤流膠帶運輸?shù)孛婕锌刂葡到y(tǒng)以分布式計算機控制系統(tǒng)(DCS)為主，包括了地面控制中心、井下控制中心和11個監(jiān)控分站，具有在線監(jiān)測、分析以及完善的保護與報警功能，完全符合煤礦井下帶式輸送機輸煤系統(tǒng)安全生產(chǎn)的要求。

　　在興隆莊煤礦井下的現(xiàn)場技術檢測和工業(yè)性運行表明， 該系統(tǒng)的技術性能達到了設計的要求，開機率由原來的60% 提高到95%以上，系統(tǒng)輸煤能力也從1000t/h提高到1200t/ h，同時還極大地減輕了操作人員的勞動強度。

　　專家們指出：此項成果運用自動化、計算機、傳感器、工業(yè)電視、光纖通訊及網(wǎng)絡技術，采用觸摸屏或鼠標控制方式進行數(shù)據(jù)和圖像信息傳輸，可以實現(xiàn)各個煤流方向膠帶的順序開停和無擾切換，具有打滑、跑偏、自動滅火斷電、語音報警等各種保護功能，免除了人為因素的干擾，避免整個膠帶運輸系統(tǒng)帶載停車與堆煤事故的發(fā)生;它首次將先進的冗余技術應用于煤礦膠帶輸送機的集中控制，實現(xiàn)了地面和井下控制中心的3臺計算機互為熱備，提高了整個系統(tǒng)的可靠性;所開發(fā)的防爆兼本安型帶式輸送輸送機自動控制裝置具有完善的數(shù)據(jù)采集和控制功能，亦可以作為單臺帶式輸送輸送機的自動控制裝置。

       9 結束語

　　兗州礦區(qū)的礦、廠與科研單位和院校共同合作攻關，開展了帶式輸送機集控系統(tǒng)保護特性與安裝要求的研究和多點驅動帶式輸送機聯(lián)動控制的研究，研制出主煤流膠帶運輸?shù)孛婕锌刂葡到y(tǒng)、KJ2002型帶式輸送機微機控制裝置、大傾角下運帶式輸送機電控系統(tǒng)和下運帶式輸送機計算機控制系統(tǒng)，進行了BXWII-120/115礦用隔爆兼本安型微機控制箱為核心的電控系統(tǒng)在帶式輸送機上的應用以及基于ControlNet 現(xiàn)場總線技術在煤礦井下帶式輸送機監(jiān)控系統(tǒng)的應用，選用四象限變頻調速裝置改造下運帶式輸送機、選用西門子S7- 200CPU226可編程控制器對原有帶式輸送機控制系統(tǒng)進行改造和對采區(qū)下運式帶式輸送機電控系統(tǒng)進行三菱PLC程序設計改造。實際運行情況表明，兗州礦區(qū)應用的各種帶式輸送機控制新技術不僅在內容上有所創(chuàng)新，而且具有很強的實用性，對于我國的帶式輸送機控制技術研究起到了很好的參考作用。