【文章內容簡介】 制臺、 PLC 控制柜、觸摸屏、就地箱、各種保護傳感器及執(zhí)行器組成。完成一個系統(tǒng)內多條皮帶多個設備全過程的控制、監(jiān)測 ,構成一個完善的集中控制系統(tǒng)。其系統(tǒng)結構如圖 所示。 圖 系統(tǒng)結構圖 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、易擴展 ,基本免維護 ,實現(xiàn)與上位機的通信 ,以循環(huán)掃描的方式 ,檢測傳感器及被控設備的信號 ,發(fā)出程序指令 ,完成對皮帶機的集中監(jiān)控 ,使各個皮帶協(xié)調完成工作。 PLC 控制柜內部由 S7300 PLC 模塊、接線端子、電源模塊、變壓器及各種模塊組成 。集中控制臺和觸摸屏是人機的交流界面 ,控制臺面板上有各條皮帶機的起?？刂瓢粹o ,總啟、總停按鈕 ,起車預警按鈕、集控 /就地 /檢修工作方式的轉換開關 ,系統(tǒng)緊急停車按鈕 。觸摸屏則詳細顯示各條皮帶及給煤機運行情況 ,同時也顯示出所有皮帶上的各種保護傳感器的動作情況、故障位置等。就地控制箱上有控制皮帶的啟動、停止按鈕 ,急停按鈕 ,內部配 SIMATIC ET200M 遠程I/O,完成現(xiàn)場皮帶的數(shù)據(jù)采集和控制。每個遠程 I/O 站可以處理 256 個開關量或64 個模擬量 ,它與 CPU 的通信速率最高可達 12Mbps,通信距離最遠可達 1200 米。ET200M 遠程單元通過 IM1532 總線接口模塊連接到 PROFIBUS 總線上。 膠帶輸送機集中控制系統(tǒng)設備構成 膠帶輸送機集中控制系統(tǒng)主要由 PLC、人機界面等組成 ,它主要控制膠帶輸送 機、各種參數(shù)檢測和故障保護裝置 ,將各種信息在觸摸屏上集中顯示。下面我們對集控系統(tǒng)各部分進行詳細的介紹。 膠帶輸送機 帶式輸送機是以膠帶作為牽引機構和承載機構的連續(xù)運輸機械 ,又稱為膠帶輸送機 ,它在礦山的物料運輸 ,特別是煤的輸送方面得到了廣泛應用。帶式輸送機主要由以下幾種主要部件組成 :傳動裝置、膠帶、機架、滾筒、托輥、拉緊裝置、清掃器、裝料和卸料裝置等。 膠帶輸送機的基木結構見圖 所示。膠帶 1 繞過傳動滾筒 2 及尾部滾筒 3 形成無級循環(huán)的牽引機構 ,在滾筒 2 和 3 之間的機架上按一定距離安裝著托輥 4和 5,用來支承載有物料的膠帶段重段和回空的膠帶段空段 ,傳動滾筒由電動機通過減速器帶動 ,膠帶與滾筒之間的摩擦力使膠帶移動 ,這時 ,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。當膠帶繞過傳動滾筒時 ,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。小車和系在它上面的重物是膠帶輸送機的拉緊裝置 ,它的作用是通過安裝在小車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大 ,而傳動滾筒也能有足夠的牽引力傳送給膠帶。 膠帶是經(jīng)主動滾筒和機尾改向滾筒形成一個無極環(huán)行帶。它上下的兩股膠帶分別由上下的托輥來支承。膠帶機的傳動裝置一般位于輸送帶的頭部、中部或是尾部 ,它是帶式輸送機的重要組成部分。傳動裝置一般由驅動裝置和傳動滾筒組成。驅動裝置一般采用電動機、液力偶合器、減速器及制動輪、傳動滾筒組成。 輸送機的驅動有單滾筒驅動和多滾筒驅動 ,一般常采用單滾筒驅動 ,功率大時可采用多滾筒驅動。多滾筒驅動的優(yōu)點就是能夠傳遞較大的功率 ,帶動較大的負載 ,并能降低輸送帶的張力 。其缺點就是可能會出現(xiàn)功率不平衡問題 ,從而增加了電動機的備用功率。本項目的膠帶輸送機都采用一臺電機的單滾筒驅動。 膠帶輸送 機向上運輸物料的傾角不能過大 ,運輸煤炭時的傾角一般為18O?2lO。向下運輸?shù)膬A角一般在 150 以下。超過這些數(shù)值 ,運輸物料和膠帶之間就會有相對運動 ,使物料下滑。因此 ,在輸送同樣高度條件下 ,膠帶輸送機所需廠房面積或成長度較大。 參數(shù)檢測及故障保護裝置 為了能實時的掌握帶式輸送機的運行狀況 ,需要對其一些參數(shù)如速度、滾筒溫度等進行檢測。帶式輸送機在輸送過程中也難免出現(xiàn)一些故障 ,如果這些故障處理不當 ,可能會導致更大的事故 ,對生產(chǎn)造成重大損失。所以 ,對帶式輸送機的參數(shù)檢測和采取相關保護措施是必須的。 下面簡要介紹一下帶式輸送機出現(xiàn)的一些常見故障及其參數(shù)的檢測。 跑偏 近年來 ,帶式輸送機在運轉中最常見的故障是運輸機跑偏 ,如果處理不及時 ,因輸送帶邊緣與托輥或機架劇烈摩擦 ,很快會把輸送帶邊上的保護層磨掉 ,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 ,皮帶嚴重跑偏時也會導致向外撒煤 ,造成浪費。因此 ,防護輸送帶跑偏是帶式運輸機運行保護中的重要問題。 膠帶輸送機跑偏的根本原因是輸送帶在運行過程中 ,橫向受力不平衡。主要有以下幾種原因 :1 安裝質量原因 :a 機架、滾筒沒有調整平直 。b 托輥軸線與輸送帶中心線不垂直 。c 機架與地面連接強度不夠 ,機架不穩(wěn)定 。d 導料槽和卸料槽的導料擋板安裝位置不當 ,受力不均。 2 輸送帶質量原因 :a 輸送帶接頭與中心線不直 。b 輸送帶帶邊呈“ S”型。 3 裝載質量原因 :裝載點不在輸送帶中央。 4 維護質量原因 :滾筒清掃不干凈 ,造成直徑不等。 目前 ,對運輸機跑偏的解決辦法主要有兩種 :1 通過人工調整滾筒或托輥進行調偏 。2 使用回轉式槽型調偏托輥 (上膠帶裝 )或平行調偏托輥 (下膠帶裝 )進行自動調偏。為實現(xiàn)無人值守 ,多數(shù)都使用能自動調偏的托輥。 為實時監(jiān)測運輸皮帶是否跑偏 ,一般在機頭、機中和機尾皮帶最容易跑偏的地方分別安裝一對防跑偏保護裝置。本設計中采用煤炭科學總院常州自動化研究所的 KG1007A2 型膠帶二級防跑偏開關 ,其跑偏信號通過接入臨近拉線急停開關傳輸。在皮帶正常工作時 ,跑偏開關的探桿在豎直位置。當皮帶跑偏時 ,皮帶碰到跑偏開關的探桿 ,并帶動探桿軸轉動 ,此時與探桿固定在一軸上的凸輪也同時轉動 ,撥動跑偏開關的微動開關發(fā)出跑偏信號。 圖 跑偏開關 圖 速度傳感器 KG1007A2 型膠帶防跑偏開關為本質安全型電氣設備 ,使用于煤礦有瓦斯、礦塵爆炸危險的環(huán)境。它體積比較小、重量輕、密封性能好 。觸點動作后還留有較大的探桿轉動緩沖角 ,探桿上裝有尼龍滾動護套 ,避免探桿和膠帶之間的磨擦 ,使本身不易損壞 ,輸出開關量信號。它的轉動角度可以通過改變微調開關的位置來改變。在此設計中 ,我們要求跑偏信號發(fā)出傳送給 PLC,一級跑偏時發(fā)出聲光報警 。二級跑偏時 PLC 發(fā)出急停指令 ,語音報警 ,同時觸摸屏故障位置指示燈亮并啟動急停報警。 KG1007A2 型防跑偏開關技術參數(shù)如下所示 : 膠 帶跑偏開關型號 : KG1007A2 型 外殼防護等級 : IP54 觸點容量 AC380V、 DC220V,5A,煤礦井下使用時必須和本質安全型電路連接 探桿動作轉動最大角度 : 大于 70176。 ,雙向轉動 觸點動作時探桿轉動角度 : 25176。 (一級 ) 40176。 (二級 ) 引入電纜外徑 : 6~12mm,兩個出線口 重量 : 2kg 速度檢測 檢測膠帶打滑、超速和斷帶故障 ,均需要知道膠帶的運行速度 ,因此我們給每條皮帶設置一個速度傳感器來檢測膠帶的速度。本設計中 ,我們選用常州聯(lián)力的 KJ5007A型速度傳感器 ,輸出頻率信號 ,幅值 5V,頻率 f200VV為膠帶速度值 ,輸出電流信號 4~20mA。其工作原理是 :帶式輸送機運行時 ,速度檢測傳感器由緊貼膠帶的滾輪帶動轉盤 (帶有齒槽 )在光電傳感器凹槽內轉動 ,光電傳感器光路通斷受齒槽控制 ,輸出相應的方波頻率信號 ,頻率信號經(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。 圖 速度檢測傳感器部分電路方框圖 打滑 驅動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。采用自動調整的拉緊裝置是防止驅動滾筒打滑的有效方法。滾筒持續(xù)打滑得不到糾正 ,則會招致輸送帶著火 ,引起重大火災事故。采用阻燃輸送帶 ,驅動滾筒持續(xù)打滑也會冒煙污染空氣。因此設置打滑保護裝置 ,自動監(jiān)視調整或停止。 在此設計中我們沒有選用專門的打滑檢測傳感器 ,是通過檢測膠帶的速度 ,把膠帶速度和滾筒速度做比較來實現(xiàn)的。理論上我們是將膠帶的實際運行速度與滾筒實際速度作比較 ,但是實際上 ,在滾筒速度不容易獲取的情況下 ,我們可讓膠帶實際速度與滾筒的額定轉速比較 ,監(jiān)測傳動滾筒和輸送帶之間的線速度之差 ,當檢測到輸送機速度滑差率大于或等于 8%時 ,立即發(fā)出聲光報警 :當測得輸送機速度滑差率大于或等于 8%和運行時間大于或等于 20秒時使帶式輸送機與給煤機緊急停車 ,并發(fā)出聲光報警 ?；虍敎y得輸送機速度滑差率大于或等于 12%和運行時間大于或等于 5 秒時使帶式輸送機與給煤機緊急停車 ,并發(fā)出聲光報警。 超速 當膠帶負載忽然變輕或是膠帶忽然斷帶時 ,膠帶運行速度會馬上升高。膠帶