李艳

摘 要：煤矿用带式输送机具有工作环境复杂、运输量大、承载能力强以及运输距离较长的特点。输送机电控系统包括变频调速系统、PLC控制系统、保护系统、监控系统等，该系统设计实现了煤矿带式输送机的启停控制及监控保护。鑫岩煤矿主斜井设有带式输送机一条，担负矿井井下原煤的运输任务。本带式输送机采用变频调速系统。系统具有统计、监测、记录、数据分析对比、打印文件和管理等功能，还具备工程师站的管理等功能。系统具有设备故障自我诊断的能力。当其中某个子系统发生故障时并不影响其他的子系统的运行，也不影响集中控制系统除该子系统之外的其他功能的运行。

关键词：带式输送机 变频器 控制系统

中图分类号：TD634.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（a）-0089-01

利用工控机组态软件开发本集控系统上位机的管理、监控和故障报警等功能。通过开发的这款软件主要实现对现场设备的各种运行状态、保护、设备故障等的显示、管理和监控。当控制系统发出报警时，程序将自动转入报警功能。打开报警窗口，上位机屏幕上显示报警是哪种设备，哪种类型，并告知生产操作人员报警的类型和报警设备的名称。同时，各设备立即转入报警状态的处理，可即时地打印出报表。对系统的主要生产过程参数可进行查询、打印出历史趋势图，以供生产管理调度人员对其设备进行查询和分析。

1 总体技术要求

1.1 电控系统结构

该系统包括0.69 kV变频调速系统、PLC控制系统、保护系统、监控系统等。

上位计算机监控系统采用台湾研华工业控制计算机，配17寸显示器及彩色打印机，与PLC控制柜通过电缆进行数据通讯。利用工控机的显示器对设备的工做状态进行模拟，并对每台现场设备的工作运行情况，设备运行参数进行实时监测。显示器上各画面间可以方便地互相进行切换。通过对带式输送机的各种数据、参数进行实时在线检测，利用趋势图对其进行显示，使生产指挥调度人员能够随时掌握和控制设备的工作状态和各种相关参数。

1.2 功能要求

1.2.1 传动系统要求

本带式输送机采用变频调速系统。变频系统能够有效地控制带式输送机柔性负载的软起动/软停车的动态过程，实现带式输送机各个驱动之间的功率平衡，可以灵活的调节带式输送机的带速。由此可以降低直接起动和快速停车过程对机械设备和电气系统的冲击，避免撒料与叠带，有效地抑制带式输送机动态张力可能对皮带和机械设备造成的危害，延长带式输送机的使用寿命[1]。

1.2.2 集中控制的控制方式

（1）集中程序控制：设备正常运行时的工作方式，由上位机发出指令来控制设备的启停。（2）人工就地控制：在就地方式下，操作人员可对设备进行启停。（3）检修方式控制：井下设备检修阶段，可跳出设备闭锁关系，随时任意的启停任何一个设备。（4）动方式控制：设备检修、调试过程中经常要点动启动电机，此工作方式可实现单个电机的点动启动。

2 设备选择

2.1 变频器

选用西门子630kW变频器，额定工作电压Ue=690 V，输入电压波动-10%～+10%Ue，额定频率fe=50 Hz，频率波动47～63 Hz。输出电压为0～Ue，输出频率为0～50 Hz。变频器主要功能如下。

（1）拖动输送机的2台电机的驱动变频器要求具有同步通讯功能，以方便实现2台变频器之间的互锁和速度同步及力矩输出均衡[4]。（2）带式输送机空载、重载软起动，空载、重载软停机，低速启动带式输送机、急停设备和突然断电均应满足工艺专业的要求。（3）变频器保护功能如下：变频器内部故障保护，负载侧短路、过流、过压、欠压、接地故障、IGBT故障、过热、预充电故障、外部故障、电机/变频器过载、超速、网络通讯故障、控制电源欠压、辅助24 V故障、主回路断电、紧急停车、进线电源缺相等。保护动作应能发出硬接线信号[2]。（4）变频器具有如下报警功能。过流、过压、欠压、接地故障、IGBT故障、过热、预充电故障、外部故障、电机/变频器过载、超速、网络通讯故障、并联运行故障、控制电源欠压、辅助24 V故障、主回路断电、紧急停车、进线主回路缺相。（5）变频器的过载要求 。变频器应按重载机械选型。变频器的过载能力应满足工艺设备的正常运行要求，如：带式输送机的满载启动等。

2.2 本控制系统[5-6]

（1）配备：本集控系统集中控制采用西门子S7-400 PLC、电源、通讯接口、中间继电器等系列产品。PLC采用WinCC编程软件工具软件包，用来完成PLC应用软件的开发编制和本控制系统软、硬件的调试、编程工作。工控机的监控软件采用中文版的工控组态软件来实现本控制系统的监控、管理和故障报警。（2）TP系列触摸屏，可与控制台PLC系统相连接，安装在控制柜面板上。（3）可在触摸屏上通过按钮设定操作参数。操作人员可通过触摸屏对皮带及附属设备进行控制，并对其工作状态进行监测。（4）控制柜通讯方式和高压柜综保装置及变频器连接。（5）具有集控、就地等多种工作方式。（6）配置事故音响，当某一重要参数异常时，可发出声音报警。（7）系统设置禁止起动的信号，一旦发生紧急情况，现场工作人员和控制室操作人员均可解除设备的起动。

2.3 输送机保护系统

带式输送机保护系统是指井下皮带的集中控制、监测、保护装置、通话、语音报警于一体的控制系统。系统采用先进的现场CAN总线技术，皮带沿线保护装置均采用总线式，所有检测信号均进入带式输送机保护系统自带的控制主机内，完成整个系统的集中及分布式控制，两条控制沿线4+4公里内不需要中继。

带式输送机保护系统自带的控制主机配有两个标准串口，串口通讯采用modbus通讯协议，可以与其他控制系统或其他采用modbus通讯方式的设备进行数据传递和信息共享。

2.4 配电系统

主斜井配电室内双回10 kV进线电源取自室外工业场地动照网。高压配电系统共需KYN28-12型中置式铠装移开式金属封闭高压开关柜9台，要求为国内先进、数字式仪表、数字式综合保护器并具有RS485接口或网络接口、具有“5防”功能及各种电气保护和闭锁装置齐全的新型高压配电装置。

主斜井配电室双回0.4 kV电源双回取自所内变压器。

3 结语

鑫岩主斜井带式输送机电控系统于已于2012年12月投入运行，变频器在交流拖动系统应用过程中呈现良好的控制性，可以实现无级调速，并具有软起动功能，可对带式输送机进行加减速控制，在煤矿实际生产中创造了巨大的经济效益。

参考文献

[1] 周满山.可控传动装置的研究[D].青岛：山东科技大学，1997.

[2] 肖祥明.变频调速器应用中的若干问题探讨[J].节能技术，2003（6）：37-40.

[3] 赵金.交流调速系统模糊PID控制[J].自动控制，2002（2）：13-16.

[4] 莫丽红.输送带系统多电机平衡模糊控制器的研究[J].煤矿机械，2004（6）：27-28.

[5] 易继锴，江祥贤，侯媛彬.电气传动自动控制原理与设计[M].北京：北京工业大学出版社，1997.

[6] 李长久.PLC原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2010.