矿井皮带机智能控制系统的研究

高 红

（大同煤矿集团有限责任公司马脊梁矿，山西大同 037000）

0 引言

在日常的生产运输当中，皮带机常用于短距离、卸载以及装载等流程，因其较高的运输效率，以及低成本的投入，故而被广大矿业和物流业所使用，例如，在矿业运输过程中，它常被用于进行物品的短距离运输或是装卸等操作。对于企业而言，其自身的经济与生产效益在很大程度上都依赖于皮带运输机的运行状况。但是，因皮带机在运输过程中常有着轻载和空载等问题，所以常会导致皮带机寿命的降低以及能量耗损的提升，严重时还会导致设备的损坏。因此，本文在此背景下设计了皮带机智能控制系统，实现对其运输速率的有效调控，使其能够在空载或是轻载的状况下有效降低自身速率和耗能问题；不仅如此，还能够在重载状况下，实现对自身速率的提升，以此来降低重载所带来的负面影响，从而充分地发挥自身的节能效果[1]。

1 皮带机智能控制系统设计

如图1（a）所示，该系统的组成部分主要分为六块，分别是管理工作站、电机拖动、PLC变频调速、称重检测子系统、速率检测子系统以及智能控制主机。而其中最为重要的当属管理工作站，用其能够实现智能控制主机和纵向的相互连接，从而有效地反馈设备运行状况，并通过所采集的信息实现对系统的智能控制[2]。

1.1 称重检测子系统

对于称重检测子系统而言，其作用主要体现在了运输货物瞬时流量的获取，用其称重子系统能够及时准确进行流量采集。本设计所用传感器为四种高精密称重传感器，它们分别安置于设备各支架的托辊上，用于对各时段内货物重量的数据采集。如图1（b）所示，首先将信息数据通过称重传感器转化为电压模拟信号，之后经由A进行转换，并将其输入到计算当中，最后进行4～20 mA模拟量信号的输出。在此过程中，最为重要的一点就是皮带速率与称重信息的融合计算，计算时需利用A∕D进行称重信息转换，使其成为数字量信息[3]。

1.2 速度检测子系统

可以利用下述方法对皮带机实际运输货物的速率予以采集，首先选择脉冲信号电缆，应确保其内部含有精密速度编码器，并将其安于皮带托辊上来检测其运行速度，之后用连续脉冲信号将其运行的实际线速度呈现出来，通过再生放大以及必要整形后，利用模数转换器将其以数字量数据的呈现出来，如上图1（b），利用专用控制器来计算称重传感器放大、整形后的数字量即可[4]。

图1 皮带机智能控制系统设计

1.3 皮带秤计算

若称量货物采用的系统为皮带机智能控制系统，在具体应用中，精密的称重传感器会接收到来自货物的重力，并以数字信号的形式传递给称重传感器，而其输出的电压信号与运输货物重力成正比，同时利用数模转换器将其以数字量MA的形式传输至专业控制器中；利用速度传感器对子系统予以检测，便能得到脉冲数，与上述方法相同，同样利用转换器进行转换，则能得到数字量VB，并将其传送至专用控制器中；如图1（b），利用控制器来运算VB与MA便可得到货物的周期运输量。而货物连续通过的总重量即为各周期货物运输量的综合。合并称重子系统与测速子系统，则皮带称功能即可实现。在具体应用过程中，用M（t∕h）来表示货物运输的瞬时流量[5]，其具体公式如下所示：

上式中，所运输货物在单位区段长度上的平均重量中Gi来表示；其运行瞬时速度用Vi来表示；量程系数用k来表示，称重段皮重用Z来表示。因此，M累积总和实际为输送总量[6]。

图2 皮带机智能控制软件流程图

2 皮带机智能控制系统的开发

皮带机的节能环保、智能控制以及变频调速需要借助系数P对输出信号大小予以控制，通常情况下，P值介于0～1.0之间，同时还需对皮带机额定有效称量区段重量We与瞬时流量M有所了解[7]。

图2为软件系统流程图，只需借助PLC编程控制器即可得到。之后将称重区段长度K以及称重传感器量程等参数输入其中，便可得到Vi、Z、Gi等数据信息[8]。

3 结束语

大量实验表明，在具体应用过程中，该系统能够稳定运行，若皮带机载重量过重或过轻，皮带传输效率会结合实际情况自动进行调节，所以该智能控制系统不仅令能源有所节约，设备磨损也有所减轻，使设备使用寿命得到有效延长。此外，在智能控制系统的控制下具有低成本、高效率的优点，在社会各行业中得到广泛应用，对低碳经济的发展具有一定促进作用。