龐德龍 白希

北方重工集團有限公司 遼寧沈陽 110000

帶式輸送機作為煤礦開采中的重要設(shè)備，保證其結(jié)構(gòu)具有較好的運行性能，則是保證煤礦高產(chǎn)量的重要基礎(chǔ)。而由于井下環(huán)境的相對惡劣及帶式輸送機自身存在的問題，導(dǎo)致其在運行過程中時常出現(xiàn)打滑、跑偏、振動劇烈、溫度過高等不同類型的故障現(xiàn)象，嚴(yán)重影響著設(shè)備的正常運行及人員的作業(yè)安全。因此，有必要在帶式輸送機上設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)，以此實現(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控及故障排除。通過重點分析帶式輸送機運行中出現(xiàn)的故障問題，從系統(tǒng)的總體系統(tǒng)方案、變頻器、環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)等方面，開展了帶式輸送機運輸監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計研究，并將該監(jiān)控系統(tǒng)進行了應(yīng)用測試，由此，驗證了該系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。這為提高帶式輸送機的運行安全提供了有效保障[1]。

1 煤礦帶式輸送機集中控制系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)

1.1 安全回路

一種新型的安全回路形式將會在煤礦帶式輸送機總線內(nèi)部發(fā)揮更大的作用。這樣一種獨立的微控制器將會和安全回路會在12V電壓內(nèi)部疊加某一個頻率的信號。這樣，帶式輸送機在很長一段時間內(nèi)仍然能夠接受到與任何一個急停開關(guān)相關(guān)的信號。所有的數(shù)據(jù)線路都能夠被安裝在同一電纜內(nèi)部，從而讓安裝和維護變得更加方便。

1.2 語音對講

可以在帶式輸送機系統(tǒng)內(nèi)部布置語音對講系統(tǒng)。其中，可以每隔100m就布置一個語音對講設(shè)備，方便大家更好地進行聯(lián)系。注意將設(shè)備中的信號都能夠接入于主要控制器內(nèi)部，從而使得語音能夠到達(dá)控制器內(nèi)部的任何一個地方，這樣就可以在集控中心更好地實現(xiàn)語音播報功能。

2 煤礦帶式輸送機主要技術(shù)配件

2.1 精密減速器

目前，精密減速器已經(jīng)被運用于煤礦帶式輸送機運行的過程中，往往能夠讓機器實現(xiàn)有效地啟動和停車。這樣一個精密的減速器不僅剛度較高，而且在運作的過程中會產(chǎn)生較低的噪音。在實際操作的過程中，也可以運用精密減速器來采集相應(yīng)的狀態(tài)。并全面將啟動、停止、緩沖、加速和其他操作步驟有效地結(jié)合在一起，從而更好地對煤礦帶式輸送機進行全面控制[2]。

2.2 盤型制動器

目前，該煤礦帶式輸送機內(nèi)部的盤型制動器屬于一種新型的制動器。不僅在使用的過程中會有較小的慣性，且可以有效地被調(diào)節(jié)。另外，該盤型制動器在使用過程中的可靠性也較高，其使用過程中也會表現(xiàn)出諸多優(yōu)勢。

3 煤礦帶式輸送機集中控制系統(tǒng)設(shè)計要點

3.1 總體方案設(shè)計

結(jié)合帶式輸送機的結(jié)構(gòu)特點，對其運輸監(jiān)控系統(tǒng)進行了總體設(shè)計。在整個監(jiān)控系統(tǒng)中，在現(xiàn)有的帶式輸送機控制中心設(shè)置了監(jiān)控上機位、網(wǎng)絡(luò)交換機、PLC控制主站等設(shè)備，可通過以太網(wǎng)實現(xiàn)與地面各分站點調(diào)度中心及PLC控制器的有效連接。PLC控制主站下面設(shè)置了三個控制分站，包括1#集控室分站、2#煤倉頂分站、3#井底防爆箱分站等，分別起到數(shù)據(jù)處理及傳輸、對煤倉頂實時監(jiān)測、控制輸送機機尾設(shè)備等功能。同時，在設(shè)備的皮帶兩側(cè)，各安置了各類保護設(shè)備，包括：GSC-200/1000速度傳感器、KHJ24串聯(lián)式觸點開關(guān)、GEJ25-40跑偏報警裝置、GW50A(G)溫度傳感器等，可有效實現(xiàn)對設(shè)備的監(jiān)控運輸系統(tǒng)。另外，PLC控制器與上機位之間的通訊則主要采用了以太網(wǎng)方式進行連接，而PLC主站與分站之間則采用了Profinet的以太網(wǎng)總線電纜進行通訊，針對較遠(yuǎn)距離時，采用了光纜進行通訊連接，以增強結(jié)構(gòu)的抗干擾性及通訊效果。

3.2 主控處理器選型

本系統(tǒng)為適用礦井下復(fù)雜環(huán)境，以STM32F103ZET6為核心的嵌入式控制芯片，其性能相比于8bit單片機內(nèi)核更為強大，功耗更低，專門實用于工業(yè)控制和消費電子等領(lǐng)域但成本其成本僅略高于8bit單片機。STM32F103ZET6型號的控制處理器有如下特點：（1）具有12位的數(shù)模轉(zhuǎn)化端口，每個ADC端口都有18個通道，這些通道中每個都可以單獨處于信號讀取工作模式，并將讀取結(jié)果存放在16位的寄存器中，方便對多種數(shù)據(jù)的采集與處理。（2）擁有USART串口數(shù)為3個，通過此串口可以對指定的數(shù)據(jù)與外部連接設(shè)備進行通信連接。（3）此芯片存儲器容量為521kB，144個引腳，能同時輸出多路PWM控制信號[3]。

3.3 環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計

在整個運輸監(jiān)控系統(tǒng)中，由于設(shè)置了一個主站及三個分站，且主站及分站之間主要通過以太網(wǎng)方式進行通信連接。故在系統(tǒng)設(shè)計時，在各個設(shè)備之間設(shè)置了兩光兩電的交換機設(shè)備，通過光電的相互轉(zhuǎn)換，在設(shè)備之間形成了一個冗余的通訊環(huán)網(wǎng)。該環(huán)網(wǎng)中，主站上的交換機與百兆交換機進行連接交換，之后再與礦井信息平臺上的千兆交換機進行連接交換，最終將交換后的數(shù)據(jù)信號輸送至調(diào)度室中，以此實現(xiàn)對PLC 控制器與監(jiān)控中心的通信連接。當(dāng)帶式輸送機中的某個部件出現(xiàn)故障而無法正常使用時，可通過在該環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)來保證相關(guān)部件的正常通信使用。

4 結(jié)語

本文首先對煤礦所需帶式輸送機電控系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)與需求進行分析，再對其啟動動態(tài)特性進行數(shù)學(xué)計算建模，根據(jù)動力學(xué)分析求出最佳激勵輸入可以輸送機壽命最優(yōu)化。并以此以DSP數(shù)字處理器為核心設(shè)計相關(guān)硬件電路與變頻啟動電控系統(tǒng)。在綜合考慮各方面的因素后，實際運行所設(shè)計電控系統(tǒng)，有效保證帶式輸送機的長運距、大運量可靠運行，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定，適合用于煤礦生產(chǎn)。