矿山井下皮带机自动控制系统设计及应用探析

贾真

（芜湖市爱德运输机械有限公司，安徽芜湖 241000）

在煤矿井下开采过程中，皮带机自动控制系统发挥着重要作用，表现为可提高生产安全与效率。现阶段，皮带机应和现代工业化系统、信息化系统之间进行全面结合，将自身价值展现出来，这对于提升煤矿开采效率和企业经济效益有着重要的作用与现实意义。

1 矿山井下皮带机自动控制系统的主要特征

1.1 自动化控制

在工作站中开展信息管理工作，能够实现远距离访问、管理设备、控制各分站机，以及采集与处理数据信息。在井下皮带机自动控制系统中，网络实时监控属于一种结构，能够完善生产监控性能，运行过程中实时采集、传输与打印数据，对井下运输皮带系统、工业电视系统之间的配合度进行远程、动态监视与控制，确保工作人员与生产设备的安全，并达到自动化控制系统与共享生产管理系统数据的目的[1]。

1.2 故障诊断

皮带机自动控制系统中的设备具有自我检测功能，诸如系统网络、传感设备以及PLC 可编程控制器等。若实际运用过程中产生网络断线、信号传输干扰、控制模块故障等问题，系统会立即自我诊断，然后发出警报。

1.3 系统结构

对于皮带机自动化控制系统而言，其结构为全分布式，可实现地面与井下控制，主机与个分机之间相互联系，但互不干扰，独立工作，安全性强，如果地上出现了障碍，也不会干扰井下机组的稳定运行。

1.4 人性化操作

针对皮带机自动化控制系统的控制界面而言，应合理设定，高效率操作，促使模拟场景能够更加接近真实场景，呈现出来的画面形象生动。同时，操作人员识别较为便捷，利于操控。系统包含的功能完善，能够报告与显示实际运行状况，诸如运行工况、检测数据以及故障等。

1.5 运行成本低

皮带机自动化控制系统则是由机能学进行远程控制与分布，这一方式可有效降低机组布线，节约更多的成本[2]。系统稳定性强，且扩展性良好，能够对软件系统进行更换，高效率转换功能，对繁杂的工作量予以简化。由于系统扩展与维护便利，所以在增加节点的过程中不会受到时间限制，在线程序也能够进行修改，提高了系统的可靠性。

2 矿山井下皮带机自动控制系统的功能

2.1 控制功能

通过对井下皮带机自动控制系统的运用，煤矿开采企业能够有效控制井下皮带运输速度。当皮带机出现故障后，自动控制系统会立即停止运行，然后向控制中心发送故障信息，工作人员结合信息处理好故障后，才能够重新运转，以此确保皮带机的安全性、稳定性[3]。同时，工作人员通过对自动控制系统的编制，能够实时查看控制中心的信息，进而更好的监控皮带机运行状况。

2.2 保护功能

自动控制系统针对皮带机的保护作用，涉及以下几点：第一，故障保护。结合实践可知，皮带机运输距离较远时，更容易出现故障，所以需要在运输路线中安装保护开关，利用识别技术识别故障位置和原因等，以此促进工作人员维护效率的提高；第二，温度保护。皮带机在实际运转过程中会形成许多热量，如果电机温度过高，就会引起故障。为解决此问题，可将热电阻设置到皮带机电机中，实时监测电机温度，当出现温度过高的情况时，可第一时间停机；第三，电流保护。如果通过电机的电流过大，就可能会导致电机被烧毁，对此需在自动控制系统中安装电流变送器，让工作人员能够对电机电流大小进行实时监控，若额定电流低于监测电流，就需要及时停机运用相应处理措施保护电机[4]。

3 矿山井下皮带机自动控制系统的设计

3.1 硬件设计

（1）结构组成

矿山井下皮带机自动控制系统的硬件由PLC 主站、控制分站、输送保护设备、通信等构成，主要围绕一个中心进行工作，即S7-300PLC。对于该中心而言，控制功能的发挥表现在电枢与励磁回路的调节方面，两类设备功能的展现均依赖晶闸管整流器，差异性则为电枢是电路串联，励磁回路是并联，实际状况见图1。

（2）传感器选型

传感器选取时，应对输送机保护主机进行明确，则是KHP128-Z，然后再筛选不同类型的传感器，其中涉及到的类型如下：第一，速度传感器。本设备的作用在于速度检测，若出现异常状况，需第一时间进行数据导回；第二，温度传感器。能够检查温度，若温度高于正常水平，会自动开启洒水装置；第三，撕裂传感器。借助电阻输出大小来积极发挥自身作用，当出现了撕裂信号，设备便会迅速暂停至少两秒，然后再正常运转；第四，跑偏传感器。监测输送带，若出现扭曲情况，会立即发出跑偏信息；第五，急停传感器。面对突发状况，该设备能够将急停信号发送到主机，以此让整个工程暂停，并且只有通过人工调节后才可以恢复正常运转；第六，堆煤传感器。保护煤炭；第七，烟雾传感器。保证工作环境的烟雾符合标准，并调整不平衡的情况。

3.2 软件设计

井下皮带机自动控制系统软件设计的重点在于通讯与数据交换。其中，通讯功能由CP343-17 进行协助完成，数据传递则在各种信息驱动器的引导下开展。

（1）上位机软件

第一，人机界面。在人机界面的作用下，工作人员能够对整个系统运行现状进行全方位监测，此过程中鼠标、键盘等发挥着重要作用。为了方便使用，人机界各部分存在简易性特点。同时，这一监控体系具有数据成像、实时监控等功能，且可以曲线的方式将所获取的数据准确地打印出来。对于人机界面而言，主要采取中文提示的方法，能够在便于操作的基础上，简化操作过程，当产生的差错，警报便会迅速响应，并将处理措施及结果上传到中央库存档案中，有力地指导接下来的工作；第二，图形界面。图形界面的作用在于显示各类数据，并且涉及多种显示方式。虽然显示形式会存在差异，但在整体上拥有统一性，即通过动画凸显数据；第三，故障信息database。在皮带机自动控制系统中，故障信息database 能够存储信息，并提供查询各类信息的功能，实时监控故障掌控，全方位排查，及时发现问题，提高检修的效率。

（2）PLC控制软件

PLC 控制软件能够对程序进行操作，并积极核查上级命令，无误后才可使用。具体流程为：第一，将传递的消息予以完整地保存；第二，传递过程中具有较强的抗干扰性能，数据安全；第三，在操作此程序时，囊括全部的指令，同时收集与整理数据。

4 矿山井下皮带机自动控制系统的使用

4.1 远程操作控制

煤矿井下皮带自动化系统具有远程控制的功能，开车前均会展开操作与准备，主要包括两种，即停车与开车。开车前，应充分准备，确保生产安全以及开车运转正常。针对需负责的机组设备来讲，操作人员应积极发挥安全检查职能，使系统的可靠性与正常性得到保证。通过检查，确保机组设备正常后，及时传递消息。皮带自动化系统的运行方式主要囊括三种，即全运行模式、应急运行模式、分运行模式。应急运行模式则是紧急处理系统运行过程中所遇到的问题，因此急开急停的现象较为常见；分运行模式不统一运行系统分站、主站或主站不控制分站，各分站均借助各自的模式运行；全运行模式则是在同一时间将系统分站与主站启动[5]。但其开停需要遵循“逆煤流启动、顺煤流停止”的原则，是由主机对各分站机进行控制，确保这一系统高效率、稳定运转。

4.2 检修操作控制

若是在煤矿井下放置生产机械设备，要第一时间展开日常维护与检修，这也是企业生产环节的重要内容。设备检修与系统网络主要立足于检修对象进行划分，主要以其运行状况为参考，划分是开车检修还是停车检修。在展开检修操作的过程中，要将故障有效排除，就要与人工检测和系统故障相结合，才可以确保检修工作更加科学。完成检修后，进行系统调试，将存在的故障有效解决，使煤矿井下皮带自动化控制系统运行的正常性得到保证，最终促进煤矿生产效率提升[6]。

5 结语

总而言之，在矿山井下开采作业中，井下皮带机自动控制系统发挥着重要作用，可提高作业效率，也能够保障其安全性。对此，煤矿企业需重视资金投入，积极引进专业化人才，及时更新老旧设备，科学合理的设计井下皮带机自动控制系统。随着信息时代的到来，矿山井下自动化必然会成为主要发展趋势，可有效提高煤矿生产运输效率以及井下作业技术水平，夯实煤炭产业发展的基础。