皮带机自动控制系统的优化

陈新俊

（金牛天铁煤焦化有限公司，河北涉县 056404）

皮带机自动控制系统的优化

陈新俊

（金牛天铁煤焦化有限公司，河北涉县 056404）

针对皮带机在运行中出现的问题，对其进行改造，将PLC自动控制技术应用到皮带机运行系统中。介绍了PLC在皮带机中的应用方法。实际运行表明，改造后提高了皮带机操作的可靠性、准确性、安全性，减轻了操作工人的劳动强度，避免了误操作，提高了工作效率，取得了较好的经济效益。

皮带机 自动控制系统 优化

1 引言

金牛天铁煤焦化有限公司备煤车间是为2×60孔JNX70-2型顶装焦炉制备装炉煤，日处理炼焦煤料约6 123 t（含水分～10%），年处理煤量～222万t（湿）。各单种煤经带式输送机输送。皮带机在备煤车间主要完成物料的输送任务。多年以来一直采用的是电气控制系统，即接触器-继电器控制。传统的接触器-继电器控制系统虽然有较好的抗干扰能力，但也存在着设备连线复杂且触点在开关时容易受电弧损害，可靠性及稳定性差、故障排除困难等缺点。而且，各电动机启动均为手动，有时同时启动几台皮带机，造成启动峰值电流过大，引起负荷开关跳闸。随着科学技术的进步，为适应现代化生产发展的要求，对皮带机进行自动控制系统进行了改造。将PLC自动控制技术应用到皮带机运行系统中，提高了运行的可靠性、稳定性，降低了故障率。

2 改造前皮带机运行存在的问题

改造前皮带系统的部分连锁点只是在电气回路里有连锁控制，没有接入PLC控制系统。当皮带机非正常停机时，上位画面没有故障点显示，必须查找故障点逐项排除，不但为排除故障、解决问题带来了一定的困难，而且还影响了正常生产。

由于强电的干扰产生部分虚假信号，这些虚假信号会严重影响皮带的正常运行。

在启动皮带机时，因皮带的瞬间打滑，经常出现皮带还没启动完毕就停止运行的现象。

为了减少非正常停机及为检修带来的不便，对皮带系统进行了改造。

3 改造方案

3.1 改造后皮带机运行的控制要求

根据皮带机完成输送任务的不同和生产工艺的要求，分成前部和后部两套控制系统。控制系统改造后要求各系统能够独立运行，互不影响。各系统皮带机按顺序启动，逆序停止。当每条皮带发生故障时，该皮带和前面的皮带立即停止运转，而后面的皮带则待料运完后停止，各皮带机要能够实现跑偏保护（轻跑偏报警、重跑偏自动停机）、打滑保护、堵料保护、撕裂保护、拉绳保护等。当出现其中的任何一种故障时，画面都会显示并且自动停机，起到保护皮带、方便检修的作用。同时还设计了紧急停机开关（有突发事故时使用）、停止开关和事故开关，改造后的系统要求既能集中控制，又能实现各皮带机旁手动控制。

3.2 皮带机的控制原理

3.2.1 PLC控制系统配置

由于备煤车间皮带多，生产战线长，所以在主控室设置主站，结合生产设备及配电室实际的分布情况设置了多个分站及远程分站。各分站之间用DP线连接，各远程分站与主站之间采用光缆通讯，主站与上位机之间采用TCP/IP协议通讯，保证了数据的可靠传输，质量稳定可靠。PLC控制系统配置见图1。

图1 PLC控制系统配置图

3.2.2 皮带机主回路控制原理

拖动皮带机的电动机采用接触器控制，用热继电器进行过电流保护，每台电动机装有液压制动器来防止电动机突然停电导致皮带重负荷倒转。电动机的运行信号、热继的故障点信号接入PLC系统，一旦运行信号丢失或热继的故障信号到来，PLC系统就会输出停机信号，电动机就会自动停机，避免堆料或设备被破坏等情况。当每条皮带发生故障时，该皮带和前面的皮带立即停止运转，而后面的皮带则待料运完后停止。

3.2.3 皮带机控制回路原理（见图2）

图2 皮带机控制回路原理图

皮带机控制能够实现手动现场控制和自动集中控制。现场手动控制在皮带机旁操作，自动集中控制在集控室通过上位机进行操作。

手动启动：手动现场控制时把转换开关打到①-②位置，按启动按钮启动皮带机。

自动启动：自动集中控制时把转换开关打到③－④，在上位机的操作画面上顺序启动皮带机。启动时，电铃先响，如果现场有人，听到铃响后自动躲开以免发生事故，铃响3 min后，前一级皮带机启动，到达延时时间后，后一级皮带机才能启动，实现顺序延时启动。

停止：手动现场控制时按停止按钮或把手、自动转换开关打到零位都可以停止皮带机；自动集中控制时把手、自动转换开关打到零位或在计算机上用PLC程序停止皮带机。停止时，后一级皮带机先停止，到达延时时间后，前一级皮带机才能停止，实现逆序延时停止。

紧急停止：当发生特殊紧急情况时，现场按下急停按钮，在手、自动状态下皮带机都能实现紧急停车。在计算机操作画面也设有急停按钮，自动集中控制时能起到紧急停车作用。按下急停按钮皮带就会立刻停止运行，从而保证了人身及设备的安全。

通过PLC编程可实现多种控制方式。如：生产运行时可设置为顺序启动，逆序停止多机联锁运行方式。设备检修时可设置为单机非联锁运行方式。

3.2.4 PLC输出、输入点（见图3）

图3 PLC输出、输入点

为了解决由于皮带瞬间打滑引起的皮带停运，在程序里增加了一个10 s延时的判断。只有当打滑信号超过10 s后，皮带才会自动停止运行，解决了一启即停的问题。

3.2.5 多重保护

在皮带机启动或运行过程中，遇到事故或突发事件时，只要按紧急停止按钮或拉动事故拉绳开关，皮带机就会停止工作。当皮带轻度跑偏时，轻跑偏开关动作发出警报信号。当皮带重度跑偏时，重跑偏开关动作，使皮带机停止工作。当皮带机过载时，热继电器FR动作使皮带机停止工作。

4 结束语

与按钮开关控制系统相比较，PLC控制系统增加了监控诊断功能，具有抗干扰能力强、可靠性高、故障率低、安全性好、准确性高等优点，节省了人力，减少了因人为的误操作而造成的故障，从而提高了工作效率，并相对提高了社会、经济效益。

皮带机用PLC控制的方法是切实可行的。通过实践运行，证明了皮带机采用PLC控制能大大地提高皮带机控制系统的可靠性、安全性，极大地减轻操作人员的劳动强度，并使操作更加简便，用户更加满意。该操作系统对于工厂皮带机具有广泛的推广使用价值。

Optimization of Belt Conveyer PLC Automatic Control System

Chen Xinjun
(Jinniu Tiantie Coking Company Limited,She County, Hebei Province 056404)

In order to solve the problems occurring during belt conveyer running,modification was made to apply PLC automatic control technology to conveyer running.PLC utilization method for belt conveyer is explained.Practice shows that after modification the reliability,accuracy and safety of belt operation are improved;the operator's labor strength is lightened; misoperation is avoided;working efficiency is raised;good economic benefit is achieved.

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陈新俊，女，工程师，2008年1月毕业于天津理工大学自动化专业，现在金牛天铁煤焦化有限公司从事热工仪表维护工作。

（收稿 2012－04－10 编辑 潘娜）