【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 進(jìn)行，膠帶輸送機(jī)運(yùn)作時(shí)，不能改變其工作方式； 2) 程序設(shè)計(jì)中，報(bào)警停車等故障信號(hào)自動(dòng)保持，即一旦發(fā)出故障信號(hào)，即使經(jīng)維修后信號(hào)消失，計(jì)算機(jī)內(nèi)仍保留信號(hào)故障狀態(tài)，這時(shí)復(fù)位指令可以清除故障保持信號(hào)； 3）皮帶輸送機(jī)按照逆煤流啟動(dòng)，順煤流延時(shí)停車 ，并具有閉鎖功能 ； 4) 系統(tǒng)具有膠帶機(jī)低速打滑、機(jī)頭堆煤、超溫灑水、煙霧、滾筒超溫、沿線急停和跑偏等多種保護(hù)。 下面簡(jiǎn)單介紹它們信號(hào)發(fā)生后的動(dòng)作情況： ：信號(hào)發(fā)出后馬上發(fā)出急停指令，系統(tǒng)可以識(shí)別哪個(gè)急停開關(guān)動(dòng)作，發(fā)出拉線開關(guān)聲光報(bào)警。 煤：信號(hào)發(fā)出后，執(zhí)行堆煤聲光報(bào)警指令和急停指令。 ：信號(hào)發(fā)出后，執(zhí)行跑偏聲光報(bào)警指令，此為一級(jí)動(dòng)作，當(dāng)報(bào)警時(shí)間超出一定時(shí)間段時(shí)，同時(shí)再執(zhí)行急停指令，此為二級(jí)動(dòng)作。 ；信號(hào)發(fā)出后，執(zhí)行打滑聲光報(bào)警指令 , 再執(zhí)行急停指令。 ：信號(hào)發(fā)出后，執(zhí)行超速聲光報(bào)警和急停指令。 ：信號(hào)發(fā)出后，執(zhí)行斷帶聲光報(bào)警和急停指令。 ：信號(hào)發(fā)出后，執(zhí)行縱撕聲光報(bào)警和急停指令。 ：信號(hào)發(fā)出后，執(zhí)行滾筒超溫聲光報(bào)警、灑水指令和急停指令。 ：信號(hào)發(fā)出后，執(zhí)行煙霧聲光報(bào)警、灑水指令和 急停指令。 5) 對(duì)設(shè)備故障和工藝參數(shù)的異常實(shí)時(shí)報(bào)警，并進(jìn)行聲光提示 ，系統(tǒng)狀態(tài)對(duì)位顯示，更便 于維護(hù) 。 6) 可與 工業(yè)電視系統(tǒng) 配合 ，實(shí)時(shí)監(jiān)視皮帶機(jī)重點(diǎn)部位運(yùn)行情況 ， 以確保人員及設(shè)備的安全 ；具有喊話、打點(diǎn)通訊功能，基本實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 7) 膠帶運(yùn)輸機(jī) 就地控制箱上 設(shè) 啟停、 起動(dòng)預(yù)警 按鈕 ，設(shè)備啟動(dòng)前發(fā)出預(yù)警信號(hào)，提示有關(guān)人員應(yīng)立即遠(yuǎn)離設(shè)備； 現(xiàn)場(chǎng)可隨時(shí)停車 ， 若設(shè)備由集控啟動(dòng)，控制系統(tǒng)接到現(xiàn)場(chǎng)停車 信 號(hào)后，可作急停處理，實(shí)施故障停車操作 。 8）具有 聯(lián)網(wǎng)功能 ，能與全礦井自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)可靠的聯(lián)接、實(shí)現(xiàn)全局監(jiān)控。 膠帶輸 送機(jī)集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)中需要集中控制的皮帶共有 7 條， 各條皮帶分布較廣 ，現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)分散，并且現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境比較惡劣 。 所以，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用 PROFIBUSDP 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，組成主從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 根據(jù)工藝流程劃分，系統(tǒng) 以 PLC 為控制 主站，以 每條皮帶 就地箱 配備 的 遠(yuǎn)程 I/O ET200M 為從站，共設(shè) 7個(gè)從站 ，這樣就節(jié)約了大量電纜等材料 。本系統(tǒng)由集中控制臺(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 。 P L C操 作 臺(tái) 觸 摸 屏就 地 控 制 箱 1E T 2 0 0 M就 地 控 制 箱 2E T 2 0 0 M傳感器執(zhí)行器主 提 升 皮 帶 機(jī)傳感器傳感器執(zhí)行器執(zhí)行器就 地 控 制 箱 7E T 2 0 0 M走 廊 皮 帶 機(jī) 末 煤 刮 板 機(jī)P R O F I B U S D P上 位 機(jī)現(xiàn) 場(chǎng) 級(jí)控 制 級(jí)管 理 級(jí) 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 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 起停控制按鈕，總啟、總停按鈕，起車預(yù)警按鈕、 集控 /就地 /檢修工作方式的轉(zhuǎn)換開關(guān)，系統(tǒng)緊急停車按鈕； 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 總線接口模塊連接到 PROFIBUS 總線上。 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， 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 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托輥軸線與輸送帶中心線不垂直； 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) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 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)防跑偏開關(guān)，其跑偏信號(hào)通過(guò)接入臨近拉線急停開關(guān)傳輸。在皮帶正常工作時(shí)，跑偏開關(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)跑偏開關(guān)的微動(dòng)開關(guān)發(fā)出跑偏信號(hào)。 圖 跑偏開關(guān) 圖 速度傳感器 KG1007A2型膠帶防跑偏開關(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。 KG1007A－ 2型 防跑 偏開關(guān)技術(shù)參數(shù) 如下所示： 膠帶跑偏開關(guān)型號(hào) : KG1007A－ 2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 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 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 f=200V(V 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（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)有選用專門的打滑檢測(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，并發(fā)出聲光報(bào)警；或當(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，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。膠帶一般正常運(yùn)行速度是 2m/s，如果速度太高，會(huì)對(duì)膠帶旁邊的礦工造成危險(xiǎn)； 同時(shí)若膠帶旁邊有鋒銳的物體，可能會(huì)掛破膠帶，造成重大事故。同上，我們?cè)诖嗽O(shè)計(jì)中沒(méi)有采用專門的超速傳感器，通過(guò)膠帶速度與設(shè)定值的比較，判定膠帶是否超速運(yùn)行。當(dāng)膠帶速度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)帶速的 105%時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警并命令皮帶緊急停車，這里標(biāo)準(zhǔn)帶速為 2m/s。 斷帶 從大量的斷帶事故分析可知，帶式輸送機(jī)斷帶原因大概有以下幾種 : 整形放大 頻率 / 電壓變換 電壓 / 電流變換 光電傳感器轉(zhuǎn)盤電壓f vf 電流輸出 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)