关于矿用带式输送机的预警系统设计研究

2021-08-14宋向上

江西煤炭科技 2021年3期

宋向上

（山西三元煤业股份有限公司，山西长治 046000）

1 概述

矿用带式输送机是矿产资源开采过程中的重要机械设备，也是大型的物体传输设备。矿用带式输送机具有承载力强、运输距离远的特点，非常适合大型矿产开采工作实施。在我国山西、内蒙古、四川等矿产资源丰富地区，矿用带式输送机的使用非常重要。在当前我国矿产资源开发的过程中，主要包括有DTS 固定带式传送机、TD75 带式传送机、DC 带式传送机等多种机械。某型号带式输送装置见图1。

图1 矿用带式输送机装置结构

带式输送机在当前矿产企业开采中应用非常普遍，运行状况直接影响到矿产资源开采的工作效率。但是，在矿用带式输送机使用过程中，还存在故障发生频率较多的问题，其主要故障包括结构故障、电力故障以及构件损坏等问题，严重影响了矿用带式输送机的正常工作运行。

传统的矿用带式输送机故障处理采用发现问题再进行处理的方式，其处理效率较低。而在当前智能化技术发展的背景下，为了提高带式输送机故障处理效率，提升其运输质量，选择使用矿用带式输送机智能化预警系统，能够实现对矿用带式输送机故障的提前预警和监测，最大程度上提升了矿用带式输送机故障解决的效率，也有利于其工作效率的提升，对于矿产企业开采而言更是有重要的意义。

2 矿用带式输送机预警系统的设计

2.1 预警系统整体框架设计

预警系统设计，首先是对系统的整体模块进行设计，通过整体模块设计，保证系统设计更具有合理性。在预警系统设计过程中，根据功能要求，将系统设计为主控模块以及沿线设备模块两部分，分别完成系统的预警功能和信号采集功能。预警系统整体框架见图2。

图2 矿用带式输送机预警系统整体框架

首先，系统主控模块是预警系统的主控装置模块，其主要承担系统的核心命令发送工作，对系统的整体工作进行合理控制，保证系统工作运行效率[1]。在系统主控模块当中，PLC 处理器是系统的核心装置，起到重要控制作用，并且监控上位机也要以其指令进行工作。其下属控制组合控制模块还包括预警模块、I/O 接口模块、沿线设备控制模块等。

其次，沿线设备控制模块也是其重要的工作模块。其主要完成实际的操作控制，包括多功能语音电话功能、急停闭锁开关、机尾下位机等结构组成，也涉及到信号数据采集等功能，对于后续的系统工作运行有重要的影响。在整个系统模块工作运行的过程中，沿线设备模块与系统整体框架模块进行有效的连接，保证了故障报警等工作实施。

2.2 矿用带式输送机预警系统功能模块设计

（1）数据采集功能：要想做到对矿用带式输送机进行故障检测以及故障排查，就要对相关数据有采集效果。在实际系统工作运行的过程中，通过预警系统的采集终端设计，实现系统的数据采集功能实现。

（2）系统控制功能：在系统设计过程中，其应该根据系统的故障问题对整个矿用带式输送机系统进行合理的控制，保证矿用带式输送机工作更加安全有效。如，在系统设计过程中，在系统前端设备中选择有急停闭锁开关模块，就是针对系统的工作运行状态进行紧急控制，从而保证系统工作运行效率更高[1]。

（3）通讯功能：在系统具体工作运行中PLC 核心处理器与上位机或者其他主控装置之间要进行良好的数据通信，从而保证数据系统工作运行质量更高。如，在实际的系统运行过程中，RS485 总线就是系统的通讯模块，对系统的指令发送进行有效的通讯。

（4）报警警示功能：在运输机出现故障后，可以进行有效的报警，在其报警系统中最主要设计有指示报警系统以及语音报警模块。

（5）保护功能模块：在实际的保护功能设计过程中，包括有过流、断相、漏电保护功能，提升矿用带式输送机工作运行过程中的保护工作，对于系统运行也有非常重要的作用。

2.3 矿用带式输送机预警系统硬件设计

（1）PLC 系统是整个矿用带式输送机预警系统的核心装置，起到了核心控制功能。本次设计中选择S7-300 可编程逻辑控制装置，其具有控制效果好、施工用空间大、通讯方式多样以及抗干扰能力强的特点[2]。

（2）传感器模块是系统故障采集的重要装置。在其具体设计过程中，针对传送对跑偏、撕裂、超速、张力、振动故障以及电流、环境烟雾值进行数据采集，能够有效地提升系统的数据采集效率。①选择用KGW200H 型矿用温度变送器，实现对滚筒温度进行实时监测；②选用GSC6-SC 安全型转速传感装置，对系统运行速度故障进行有效采集；③选择使用WBI414S43 型电力数据采集装置，实现系统工作电流的有效监控；④选择GQQ0.1 本质安全型烟雾传感装置，在具体的工作运行过程中，其响应工作时间合理的控制在30s 范围之内，具有良好烟雾感应功能，促进系统对烟雾进行分析[3]。

2.4 预警系统软件设计

系统工作运行流程见图3。预警系统软件主要功能包括：系统启动功能，保证系统工作运行过程中可以良好的完成启动工作，帮助系统运行。其次，故障排查功能，通过系统软件故障排查功能设计，保证预警工作过程中可以对故障进行有效的排查。第三，故障报警功能，采用传感器对系统数据进行采集，并通过数据分析完成之后，可以对系统张紧电机、驱动电机以及抱闸电机进行信号反馈，并实现报警功能。

图3 带式输送机预警系统工作流程

3 应用分析

通过框架设计、硬件设计、软件设计以及功能设计，完成了带式输送机预警系统的整体设计[4]。为了保证本次带式输送机预警系统设计合理有效，采用试验平台对系统的工作性能进行了检测。在进行具体的试验分析过程中，针对带式输送机预警系统监控的实际应用进行了合理分析，其中包括电机温度测量分析、滚筒温度测量分析、烟雾状态监测、电流监测、运行速度监测、跑偏值监测、断裂系统监测。通过对预警系统的实际运行进行合理监测，带式输送机预警系统监控工作状态良好，并能够实现对系统运行过程中各项参数数据进行合理的监控。实际系统测评中，相关试验人员设置了带式输送机故障试验，对电机进行故障试验以及传送速度进行故障试验，带式输送机预警系统监控可以良好的实施故障报警功能。证明预警系统设计功能使用合理。