【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 制臺(tái)、 PLC 控制柜、觸摸屏、就地箱、各種保護(hù)傳感器及執(zhí)行器組成。完成一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)多條皮帶多個(gè)設(shè)備全過(guò)程的控制、監(jiān)測(cè) ,構(gòu)成一個(gè)完善的集中控制系統(tǒng)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 以 SIEMENS 公司 S7300 系列 PLC 作為核心控制器件 ,具有防潮、抗干擾能力強(qiáng)、易擴(kuò)展 ,基本免維護(hù) ,實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信 ,以循環(huán)掃描的方式 ,檢測(cè)傳感器及被控設(shè)備的信號(hào) ,發(fā)出程序指令 ,完成對(duì)皮帶機(jī)的集中監(jiān)控 ,使各個(gè)皮帶協(xié)調(diào)完成工作。 PLC 控制柜內(nèi)部由 S7300 PLC 模塊、接線(xiàn)端子、電源模塊、變壓器及各種模塊組成 。集中控制臺(tái)和觸摸屏是人機(jī)的交流界面 ,控制臺(tái)面板上有各條皮帶機(jī)的起?？刂瓢粹o ,總啟、總停按鈕 ,起車(chē)預(yù)警按鈕、集控 /就地 /檢修工作方式的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) ,系統(tǒng)緊急停車(chē)按鈕 。觸摸屏則詳細(xì)顯示各條皮帶及給煤機(jī)運(yùn)行情況 ,同時(shí)也顯示出所有皮帶上的各種保護(hù)傳感器的動(dòng)作情況、故障位置等。就地控制箱上有控制皮帶的啟動(dòng)、停止按鈕 ,急停按鈕 ,內(nèi)部配 SIMATIC ET200M 遠(yuǎn)程I/O,完成現(xiàn)場(chǎng)皮帶的數(shù)據(jù)采集和控制。每個(gè)遠(yuǎn)程 I/O 站可以處理 256 個(gè)開(kāi)關(guān)量或64 個(gè)模擬量 ,它與 CPU 的通信速率最高可達(dá) 12Mbps,通信距離最遠(yuǎn)可達(dá) 1200 米。ET200M 遠(yuǎn)程單元通過(guò) IM1532 總線(xiàn)接口模塊連接到 PROFIBUS 總線(xiàn)上。 膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成 膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)主要由 PLC、人機(jī)界面等組成 ,它主要控制膠帶輸送 機(jī)、各種參數(shù)檢測(cè)和故障保護(hù)裝置 ,將各種信息在觸摸屏上集中顯示。下面我們對(duì)集控系統(tǒng)各部分進(jìn)行詳細(xì)的介紹。 膠帶輸送機(jī) 帶式輸送機(jī)是以膠帶作為牽引機(jī)構(gòu)和承載機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械 ,又稱(chēng)為膠帶輸送機(jī) ,它在礦山的物料運(yùn)輸 ,特別是煤的輸送方面得到了廣泛應(yīng)用。帶式輸送機(jī)主要由以下幾種主要部件組成 :傳動(dòng)裝置、膠帶、機(jī)架、滾筒、托輥、拉緊裝置、清掃器、裝料和卸料裝置等。 膠帶輸送機(jī)的基木結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 所示。膠帶 1 繞過(guò)傳動(dòng)滾筒 2 及尾部滾筒 3 形成無(wú)級(jí)循環(huán)的牽引機(jī)構(gòu) ,在滾筒 2 和 3 之間的機(jī)架上按一定距離安裝著托輥 4和 5,用來(lái)支承載有物料的膠帶段重段和回空的膠帶段空段 ,傳動(dòng)滾筒由電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器帶動(dòng) ,膠帶與滾筒之間的摩擦力使膠帶移動(dòng) ,這時(shí) ,由給料漏斗 7 裝載裝置加到膠帶上的物料就和膠帶一起移動(dòng)。當(dāng)膠帶繞過(guò)傳動(dòng)滾筒時(shí) ,物料就在重力和離心力的作用下卸到排料漏斗 8 卸料裝置中。小車(chē)和系在它上面的重物是膠帶輸送機(jī)的拉緊裝置 ,它的作用是通過(guò)安裝在小車(chē)上的尾部滾筒使膠帶處于張緊的狀態(tài)。這樣 ,膠帶在兩托輥之間懸垂度不致過(guò)大 ,而傳動(dòng)滾筒也能有足夠的牽引力傳送給膠帶。 膠帶是經(jīng)主動(dòng)滾筒和機(jī)尾改向滾筒形成一個(gè)無(wú)極環(huán)行帶。它上下的兩股膠帶分別由上下的托輥來(lái)支承。膠帶機(jī)的傳動(dòng)裝置一般位于輸送帶的頭部、中部或是尾部 ,它是帶式輸送機(jī)的重要組成部分。傳動(dòng)裝置一般由驅(qū)動(dòng)裝置和傳動(dòng)滾筒組成。驅(qū)動(dòng)裝置一般采用電動(dòng)機(jī)、液力偶合器、減速器及制動(dòng)輪、傳動(dòng)滾筒組成。 輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)有單滾筒驅(qū)動(dòng)和多滾筒驅(qū)動(dòng) ,一般常采用單滾筒驅(qū)動(dòng) ,功率大時(shí)可采用多滾筒驅(qū)動(dòng)。多滾筒驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)就是能夠傳遞較大的功率 ,帶動(dòng)較大的負(fù)載 ,并能降低輸送帶的張力 。其缺點(diǎn)就是可能會(huì)出現(xiàn)功率不平衡問(wèn)題 ,從而增加了電動(dòng)機(jī)的備用功率。本項(xiàng)目的膠帶輸送機(jī)都采用一臺(tái)電機(jī)的單滾筒驅(qū)動(dòng)。 膠帶輸送 機(jī)向上運(yùn)輸物料的傾角不能過(guò)大 ,運(yùn)輸煤炭時(shí)的傾角一般為18O?2lO。向下運(yùn)輸?shù)膬A角一般在 150 以下。超過(guò)這些數(shù)值 ,運(yùn)輸物料和膠帶之間就會(huì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng) ,使物料下滑。因此 ,在輸送同樣高度條件下 ,膠帶輸送機(jī)所需廠(chǎng)房面積或成長(zhǎng)度較大。 參數(shù)檢測(cè)及故障保護(hù)裝置 為了能實(shí)時(shí)的掌握帶式輸送機(jī)的運(yùn)行狀況 ,需要對(duì)其一些參數(shù)如速度、滾筒溫度等進(jìn)行檢測(cè)。帶式輸送機(jī)在輸送過(guò)程中也難免出現(xiàn)一些故障 ,如果這些故障處理不當(dāng) ,可能會(huì)導(dǎo)致更大的事故 ,對(duì)生產(chǎn)造成重大損失。所以 ,對(duì)帶式輸送機(jī)的參數(shù)檢測(cè)和采取相關(guān)保護(hù)措施是必須的。 下面簡(jiǎn)要介紹一下帶式輸送機(jī)出現(xiàn)的一些常見(jiàn)故障及其參數(shù)的檢測(cè)。 跑偏 近年來(lái) ,帶式輸送機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中最常見(jiàn)的故障是運(yùn)輸機(jī)跑偏 ,如果處理不及時(shí) ,因輸送帶邊緣與托輥或機(jī)架劇烈摩擦 ,很快會(huì)把輸送帶邊上的保護(hù)層磨掉 ,使帶芯受潮濕大氣的侵蝕而迅速損壞 ,也可能扯壞輸送帶 ,造成斷帶事故 。另外 ,皮帶嚴(yán)重跑偏時(shí)也會(huì)導(dǎo)致向外撒煤 ,造成浪費(fèi)。因此 ,防護(hù)輸送帶跑偏是帶式運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行保護(hù)中的重要問(wèn)題。 膠帶輸送機(jī)跑偏的根本原因是輸送帶在運(yùn)行過(guò)程中 ,橫向受力不平衡。主要有以下幾種原因 :1 安裝質(zhì)量原因 :a 機(jī)架、滾筒沒(méi)有調(diào)整平直 。b 托輥軸線(xiàn)與輸送帶中心線(xiàn)不垂直 。c 機(jī)架與地面連接強(qiáng)度不夠 ,機(jī)架不穩(wěn)定 。d 導(dǎo)料槽和卸料槽的導(dǎo)料擋板安裝位置不當(dāng) ,受力不均。 2 輸送帶質(zhì)量原因 :a 輸送帶接頭與中心線(xiàn)不直 。b 輸送帶帶邊呈“ S”型。 3 裝載質(zhì)量原因 :裝載點(diǎn)不在輸送帶中央。 4 維護(hù)質(zhì)量原因 :滾筒清掃不干凈 ,造成直徑不等。 目前 ,對(duì)運(yùn)輸機(jī)跑偏的解決辦法主要有兩種 :1 通過(guò)人工調(diào)整滾筒或托輥進(jìn)行調(diào)偏 。2 使用回轉(zhuǎn)式槽型調(diào)偏托輥 (上膠帶裝 )或平行調(diào)偏托輥 (下膠帶裝 )進(jìn)行自動(dòng)調(diào)偏。為實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守 ,多數(shù)都使用能自動(dòng)調(diào)偏的托輥。 為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)輸皮帶是否跑偏 ,一般在機(jī)頭、機(jī)中和機(jī)尾皮帶最容易跑偏的地方分別安裝一對(duì)防跑偏保護(hù)裝置。本設(shè)計(jì)中采用煤炭科學(xué)總院常州自動(dòng)化研究所的 KG1007A2 型膠帶二級(jí)防跑偏開(kāi)關(guān) ,其跑偏信號(hào)通過(guò)接入臨近拉線(xiàn)急停開(kāi)關(guān)傳輸。在皮帶正常工作時(shí) ,跑偏開(kāi)關(guān)的探桿在豎直位置。當(dāng)皮帶跑偏時(shí) ,皮帶碰到跑偏開(kāi)關(guān)的探桿 ,并帶動(dòng)探桿軸轉(zhuǎn)動(dòng) ,此時(shí)與探桿固定在一軸上的凸輪也同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng) ,撥動(dòng)跑偏開(kāi)關(guān)的微動(dòng)開(kāi)關(guān)發(fā)出跑偏信號(hào)。 圖 跑偏開(kāi)關(guān) 圖 速度傳感器 KG1007A2 型膠帶防跑偏開(kāi)關(guān)為本質(zhì)安全型電氣設(shè)備 ,使用于煤礦有瓦斯、礦塵爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境。它體積比較小、重量輕、密封性能好 。觸點(diǎn)動(dòng)作后還留有較大的探桿轉(zhuǎn)動(dòng)緩沖角 ,探桿上裝有尼龍滾動(dòng)護(hù)套 ,避免探桿和膠帶之間的磨擦 ,使本身不易損壞 ,輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)。它的轉(zhuǎn)動(dòng)角度可以通過(guò)改變微調(diào)開(kāi)關(guān)的位置來(lái)改變。在此設(shè)計(jì)中 ,我們要求跑偏信號(hào)發(fā)出傳送給 PLC,一級(jí)跑偏時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警 。二級(jí)跑偏時(shí) PLC 發(fā)出急停指令 ,語(yǔ)音報(bào)警 ,同時(shí)觸摸屏故障位置指示燈亮并啟動(dòng)急停報(bào)警。 KG1007A2 型防跑偏開(kāi)關(guān)技術(shù)參數(shù)如下所示 : 膠 帶跑偏開(kāi)關(guān)型號(hào) : KG1007A2 型 外殼防護(hù)等級(jí) : IP54 觸點(diǎn)容量 AC380V、 DC220V,5A,煤礦井下使用時(shí)必須和本質(zhì)安全型電路連接 探桿動(dòng)作轉(zhuǎn)動(dòng)最大角度 : 大于 70176。 ,雙向轉(zhuǎn)動(dòng) 觸點(diǎn)動(dòng)作時(shí)探桿轉(zhuǎn)動(dòng)角度 : 25176。 (一級(jí) ) 40176。 (二級(jí) ) 引入電纜外徑 : 6~12mm,兩個(gè)出線(xiàn)口 重量 : 2kg 速度檢測(cè) 檢測(cè)膠帶打滑、超速和斷帶故障 ,均需要知道膠帶的運(yùn)行速度 ,因此我們給每條皮帶設(shè)置一個(gè)速度傳感器來(lái)檢測(cè)膠帶的速度。本設(shè)計(jì)中 ,我們選用常州聯(lián)力的 KJ5007A型速度傳感器 ,輸出頻率信號(hào) ,幅值 5V,頻率 f200VV為膠帶速度值 ,輸出電流信號(hào) 4~20mA。其工作原理是 :帶式輸送機(jī)運(yùn)行時(shí) ,速度檢測(cè)傳感器由緊貼膠帶的滾輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán) (帶有齒槽 )在光電傳感器凹槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng) ,光電傳感器光路通斷受齒槽控制 ,輸出相應(yīng)的方波頻率信號(hào) ,頻率信號(hào)經(jīng)整形放大后 ,再經(jīng)頻率 /電壓、電壓 /電流變換后輸出 4~20mA 的電流信號(hào)。 圖 速度檢測(cè)傳感器部分電路方框圖 打滑 驅(qū)動(dòng)滾筒打滑的原因是滾筒的摩擦牽引力降低、超載或帶子被卡住。摩擦牽引力降低的原因是輸送帶或滾筒沾 泥水、輸送帶張力下降。采用自動(dòng)調(diào)整的拉緊裝置是防止驅(qū)動(dòng)滾筒打滑的有效方法。滾筒持續(xù)打滑得不到糾正 ,則會(huì)招致輸送帶著火 ,引起重大火災(zāi)事故。采用阻燃輸送帶 ,驅(qū)動(dòng)滾筒持續(xù)打滑也會(huì)冒煙污染空氣。因此設(shè)置打滑保護(hù)裝置 ,自動(dòng)監(jiān)視調(diào)整或停止。 在此設(shè)計(jì)中我們沒(méi)有選用專(zhuān)門(mén)的打滑檢測(cè)傳感器 ,是通過(guò)檢測(cè)膠帶的速度 ,把膠帶速度和滾筒速度做比較來(lái)實(shí)現(xiàn)的。理論上我們是將膠帶的實(shí)際運(yùn)行速度與滾筒實(shí)際速度作比較 ,但是實(shí)際上 ,在滾筒速度不容易獲取的情況下 ,我們可讓膠帶實(shí)際速度與滾筒的額定轉(zhuǎn)速比較 ,監(jiān)測(cè)傳動(dòng)滾筒和輸送帶之間的線(xiàn)速度之差 ,當(dāng)檢測(cè)到輸送機(jī)速度滑差率大于或等于 8%時(shí) ,立即發(fā)出聲光報(bào)警 :當(dāng)測(cè)得輸送機(jī)速度滑差率大于或等于 8%和運(yùn)行時(shí)間大于或等于 20秒時(shí)使帶式輸送機(jī)與給煤機(jī)緊急停車(chē) ,并發(fā)出聲光報(bào)警 ?；虍?dāng)測(cè)得輸送機(jī)速度滑差率大于或等于 12%和運(yùn)行時(shí)間大于或等于 5 秒時(shí)使帶式輸送機(jī)與給煤機(jī)緊急停車(chē) ,并發(fā)出聲光報(bào)警。 超速 當(dāng)膠帶負(fù)載忽然變輕或是膠帶忽然斷帶時(shí) ,膠帶運(yùn)行速度會(huì)馬上升高。膠帶