探究皮带机运输系统全方位无线控制自动化技术

吕子明

【摘 要】随着科学技术的快速发展，煤矿井下带式输送机也向着大功率、长距离、高速率的方向发展，自动化集中控制技术逐步运用到皮带运输中，减少现场操作人员工作压力，并通过系统网络实时监测子系统的运行状况直接进行操作控制，还可提供实时数据和统计分析报表，为管理者决策提供依据，极大的提高了矿井生产效率。

【关键词】皮带机；运输系统；无线控制；自动化技术

煤矿井下煤炭的运输，在煤矿井下生产中占据主要地位，带式输送机是煤矿生产中非常重要的运输设备，它能否安全高效运行，直接决定矿井的经济效益。老式带式输送机控制系统采取单台皮带输送机独立控制开停，操作人员多，劳动强度大，运行效率低。自动化集中控制技术的应用，操作人员数量减少，劳动强度得到有效减轻，提高了工作效率，在煤矿皮带运输系统中得到广泛应用。

1.自动化集中控制系统概述

可编程逻辑控制器简称PLC，它利用数字运算的原理实现对操作的控制。该系统由地面的控制中心和井下的皮带运输两部分组成。操控整个控制系统的是地面控制中心的综合操作台，主要以自动和手动两种控制方式工作。自动控制是通过控制中心的操作台发出控制信号，控制器在接收信号后根据得到的指令完成皮带运输机开机、运行和关机工作[1]。自动控制还可以对井下设备进行实时监控，其中包括对电机功率、电机三相电流和电机运行状态监控，并将监控情况及时向控制中心反馈。这样，控制中心就能够及时发现设备在运行过程中的故障，并对故障进行处理，确保生产过程的安全进行。而手动控制则是对自动控制进行补充，在自动控制系统出现故障时，对设备实施手动操控，以便及时应对突发状况。井下的皮带运输控制分站则是执行控制中心指令的终端控制器。井下皮带运输控制分站在接收到控制中心指令之后，根据相应的指令，对皮带运输机进行相应操控。井下皮带输送机数量较多，这些皮带运输机通过PLC控制系统的通信接口进入矿井的控制网。控制网把每一个皮带运输机的运行情况反馈给控制中心，控制中心把这些数据进行收集处理，进而对整个矿井的皮带运输实现自动化控制[2]。

另外，皮带运输的监控系统主要控制的是主煤流皮带运输机，配备有相应的打滑、防跑偏、撕裂等相应的皮带保护措施，实时监测皮带的运行状况。通过对皮带的搭接、运行、煤仓和煤位的信息进行分析，实现皮带运输机的自动化控制，降低输送带空带运行的时间，提高整个系统的运行效率和运行可靠性。

2.PTMS-01系列无线温度在线监测预警系统

PTMS-01系列无线温度在线监测预警系统（以下简称PTMS-01系统），有效的解决电机内敏感点无法实时监测的难题。

PTMS-01系统工作原理：PTMS-01系统主要由无线温度传感器、无线测温通信终端、测温数据管理中心和管理工作站四部分组成。其基本原理是：利用高精度接触式无线温度传感器“零距离”采集敏感点处的温度值，将温度值转换为无线信号发送至测温通信终端，再通过数据转换电路把无线信号再还原为数字温度信号，通过485输出端口把数据发送至数据管理中心。数据管理中心一般是有一台专用的服务器，通过专业的数据库形式，把各电机的温度信号集中采集和存储。

PTMS-01系统技术特点：（1）实时性：温度采集时间间隔可以按秒级设定，保证数据的记录、分析及时准确，为设备检修、生产调度等提供可靠依据。（2）低功耗：采用高效锂电池供电，保证可靠运行5年以上。（3）准确性：測量精度可达±1℃，测温范围：-40 ℃～+125 ℃。（4）系统性：可与电力系统综合自动化系统融为一体，扩充现有系统功能，实现数据共享，便捷管理。（5）安全性：采用耐高温、阻燃防氧化、抗摔、绝缘等材质制作，等电位、单点、绝缘安装，与动静触头结合点的距离小于10cm没有任何连接导线，方便安装维护，且系统具有极高的安全可靠性。系统操作采用图形化界面，可以直观显示各个电机的线路分布图和设备接线图，以及各测温点的温度曲线等。

3.无线通讯控制与PLC集中控制应用结合

PLC 集中控制方式是通过传感器、信号器等来实现有线传输控制，其优点是抗干扰能力强、可靠性高、适用面广，该控制方式在现代煤矿企业中应用广泛，目前很难有其它控制方式可以替代。PLC 集中控制使用在皮带机运输系统中时，会安装不同间隔距离的传感器、信号器，检修工在它们之间进行巡检时，就处于操作盲区，存在安全死角。如何克服PLC自动化控制系统的这种缺陷呢？尝试采用无线通讯控制与之相结合的方法来实现全方位无死角控制。无线通讯控制在井下这个特殊的工作环境中应用大多只停留在无线通话上，但和PLC控制系统结合运用，效果却非同一般。

以山东世纪机电有限公司生产的ZBJW-Z主机来说明无线通讯控制系统的应用原理。ZBJW-Z 主机属于本安型电气设备范畴，非常适合煤矿井下特有的生产经营环境，它发射功率小、抗干扰能力强，且具有较大的信道容量，可以通过矿井检修、巡检人员随身携带的控制终端———手持机电台，加上另外在运输系统空间敷设的泄漏电缆，接收手持机通讯、操作信号，实现通话、操作的基本功能。在安装调试初期，将ZBJW-Z主机通过PLC控制系统主机的接线腔，接入127V交流电源，ZBJW-Z主机内的J1、J2任意选择一个端子采用与门方式接入电动机控制开关的主控节点，J3、J4等其他节点接入各保护（可以和原 PLC 系统接入保护或门接入）。泄漏通讯主机通过PLC主机引入12V直流电源，通过同轴泄漏通讯电缆接于皮带机运输系统的预敷设泄漏通讯电缆，接好后，测得芯线与屏蔽层之间有12V电压即可。敷设的泄漏通讯电缆在800～1200m 后，接入第一个中间放大器，以后每隔 400m 接入第二个放大器，安装时注意铭牌右侧“A”朝向机头即可[3]。这样匹配安装完成后，最大特点是可以通过控制按键，实现开、停皮带机，并对皮带机进行急停闭锁，只有发送信号的本机解锁后皮带机才能重新启动开车。

另外在中控台设置的基站操作台将按钮打到“对讲”状态，按下主机送话器的开关，可以实现所有手持机电台同时响应，并可以发话给某手持电台回话，其余手持电台不插话；而将按钮打到“监听”状态时，手持电台之间可以进行通话交流，主机只能监听；待手持电台间通话完毕，在监控画面下，按“确定”键，将漏泄通讯状态切换回“对讲”状态。手持机电台的具体控制方法：将手持电台背面的开关打倒“打点”位置，按“打点/通话”即可打点。

4.两种控制系统结合应用的效益分析

4.1经济效益

以井下采区为例，需安装皮带机10部，两种控制方式结合应用后，每班可减少皮带机司机 10 人，按照每人月工资 5000 元计算，一个采区年节约180万元，全矿4个采区年节约 720 万元。

4.2安全及其他效益

取消了皮带机司机的岗位，实现了“无人则安”；简化了巡检人员工作程序，减少了事故隐患环节，降低了皮带机事故发生率；PLC 集中控制系统和无线控制系统设备可靠性高，维护方便，工作量较少；杜绝了因为误操作皮带机造成的人身或机械事故。

结束语

实践证明，皮带机 PLC 集中控制系统与现场无线控制系统相结合的方法在煤矿井下采掘工作面中应用后优势明显，该系统操作方便、可靠性高、适应性强，提高了工作效率，减少了人员投入，降低了工人劳动强度，是目前国内一种较为经济、适用、安全、高效的先进皮带机运输控制系统，值得在煤矿井下大力推广应用。

参考文献：

[1]郭勇.皮带机运输系统全方位无线控制自动化技术[J].安徽科技，2017（9）：52-53.

[2]张军.矿山自动化控制系统在皮带运输中的应用研究[J].世界有色金属，2017（17）：40+42.

[3]许成敬.煤矿自动化控制技术在皮带运输中的应用[J].低碳世界，2018.

（作者单位：兖州煤业股份有限公司济宁二号煤矿）