煤矿地面矸石胶带输送机自动控制系统改造

王永建

（开滦股份吕家坨矿业分公司 河北唐山）

煤矿地面矸石胶带输送机的电控系统一般采用传统继电器控制方式，由于多年使用，设备陈旧老化，经常出现故障，而且胶带输送机的启停均需要人工现场操作，已经不适应公司发展形势。为进一步减人提效，实现矿井自动化，对地面矸石胶带输送机的电控系统进行自动化改造。

一、PLC控制与继电器控制的区别

（1）继电器控制逻辑是由大量物理继电器连线组成，结构复杂。而PLC控制逻辑是由程序（软继电器）组成，取消了大量的中间继电器和时间继电器等控制器件，简化了硬件接线。

（2）要改变继电器控制逻辑必须重新接线，工作量大，因此有的用户宁愿拆除旧的控制柜而另外做一个新的电器控制柜；而修改PLC的控制逻辑只需要重新编写程序即可。

（3）PLC性能指标高，抗干扰能力强，能在工业生产环境下长期稳定工作。据统计，PLC控制系统的电气故障仅为相应功能继电器控制系统故障的5%。

二、改造实施方案

1.更换给料机控制箱

（1）改变原有电磁式振动给料方式，采用变频控制给料方式。根据电机功率及远程控制要求，采用ABB公司生产的ACS550-01型变频器。该变频器不仅能实现给料机变频控制，还能够使用标准的串行通信协议接受外部系统控制。

（2）变频控制箱具有远程控制和就地控制功能，在远程控制下，通过集控4～20 mA电流信号的变化，调节变频器的输出频率。通过集控远程停止操作，则变频器停止输出。在就地控制下，即通过变频器控制箱上的控制钮进行控制操作。

2.增加皮带综合保护

（1）在原有基础上增设KHP153-K型煤矿用带式输送机保护装置。该装置具有启动语音提示、启动延时、故障显示并停车等多种功能。

（2）增设GQQ0.1(A)型烟雾传感器。以保证当烟雾浓度达到15%时报警，中止皮带运行，同时启动洒水装置，洒水降温。将传感器固定在皮带机容易摩擦升温起火部位的上方。

（3）增设GSH5(A)型速度传感器。速度保护传感器和磁钢安装在皮带机导向滚筒支架和导向滚筒上，间隙＜3 mm，当皮带运转速度超过或低于额定速度15%时，皮带报警并终止运行。

（4）增设GVD30(A)型撕裂传感器。防撕裂保护装置安装在输送机上下两层胶带之间，固定在输送带纵梁上，靠近上层皮带方向，当运行的输送带纵向撕裂时，装置报警并终止皮带运行。

（5）将原有 GUJ20（A）型煤位传感器改成 SFRD-603型雷达物位计。GUJ20（A）型煤位传感器属接触式传感器，不适应运输矸石，经常误动作。，SFRD-603型雷达物位计测量精度准确，动作可靠。

3.更换机头控制柜

（1）主回路元器件更换。皮带机头电动机功率为45 kW，原来使用CJ40-160接触器。主触头经常损坏，因此改成CKJ-250真空接触器。将JR36-160型热过载继电器去掉，改成JD-6型电机综合保护器。

（2）增加PLC控制原件。PLC选型主要考虑满足现场控制需要，以及公司备件统一性选取。使用S7-300可编程控制器（ 主要包括 CPU313C 模块、DI/DO8×DC24/0.5 A 模块、AI8×12Bit模块、ETH-MPI通信模块以及输入输出继电器等）。

4.增加上位机监控功能

胶带输送机机头、机尾安装KBA5型网络摄像仪，用于监视机头滚筒运转情况及机尾给料机给料量大小。集控室安装上位机，组态集控软件通过网络监控矸石胶带输送机运转情况。

5.增加机尾自动泵水功能

安装SONIC-2000型超声波液位计用于监视机尾水面高度。水泵控制系统接入PLC，实现远程启停，当水面达到一定高度时自动开泵。

三、改造后的控制方式

（1）检修控制方式。当转换开关打至“检修”档时，机头、机尾分别能开停胶带输送机，给料机必须在机尾开停，给料量大小在机尾控制箱人为控制。机尾积水人为操作启动水泵，胶带输送机各种保护全部有效。

（2）集中控制方式。当转换开关打至“集中”档时，按下胶带输送机启动钮，胶带输送机启动，启动后延时30 s自动开给料机，给料量大小由PLC程序控制。需要停胶带输送机时只需按下停钮，给料机先停，给料机停止后延时5 min再停胶带输送机。机尾积水实现自动泵水，胶带输送机各种保护全部有效，胶带输送机给料机控制箱打“集控”。

（3）远程控制方式。当转换开关打“远控”时，胶带输送机系统现场不能控制。必须由控制中心控制，通过网络实现胶带输送机及给料机启停。给料机控制箱打集控，胶带输送机各种保护都起作用。

四、改造效果

改造后的的地面矸石胶带输送机控制统接线简单，便于维修。以修改程序、设置参数的方式解决了以往更换元器件或改变电气线路的方式。各种保护项目完善，安全生产得到可靠保障，改造前每班最少需两人操作设备，改造后实现了自动化，每年节省人工费用24万元、维修费及材料费用6万元，经济效益大大提高，设备故障率降低，运行稳定。