王 勇，张颖辉

(中阳县煤炭工业局，山西 吕梁 033400)

0 引言

带式输送机是煤炭生产过程中的主要机械设备，对于煤炭生产的效率有着直接的作用。伴随着科学技术的发展，传统的矿用带式输送机工作方式已经不再适合当前的煤炭企业，所以在提高煤炭生产的同时，还需要考虑改进矿用带式输送机的工艺[1]。

传统的矿用带式输送机在工作过程中大多数是利用人力或者在路径安装摄像头来对机械设备进行安全监测，增加了大量的人力和物力，而且大量安装摄像头会造成监控画面的繁多，还会存在视频死角[2-3]。

针对上述问题，本文进行了矿用带式输送机智能安全监测保护系统研究，提出了一套有效解决问题的方案。以PLC为控制器，通过传感器收集现场数据信息，利用一定的通讯协议把数据传输到PLC，并且开发上位机软件，在集控室就可以实现对带式输送机的安全监测保护。

1 带式输送机安全监测方案设计

1.1 带式输送机结构

图1为矿用带式输送机的结构示意图。其主要的组成部分为运输皮带5、上托辊2、下托辊3、张紧装置8、电机驱动装置9、改向滚筒6、传动滚筒7、机架4等，这些机械装置通过协调配合，完成了煤炭的运输[4]。

1.2 安全监测分析

基于其结构组成来分析带式输送机可能存在的故障信息以及安全隐患，得出需要检测的参数：①皮带打滑故障，需要对皮带的运行速度以及滚筒的线速度进行监测；②皮带的断带故障，需要对皮带的张紧力进行监测；③驱动电机故障，需要对电机的温度、电压、电流、转速以及振动情况进行监测；④跑偏故障，需要对跑偏的角度进行监测；⑤堆煤故障，需要对堆煤传感器的接触点进行监测；⑥瓦斯安全隐患，需要对瓦斯的浓度进行数据监测；⑦烟雾安全隐患，需要对工作环境的烟雾浓度以及温度进行监测；⑧纵向撕裂故障，需要对托辊所受到的压力进行监测[5-6]。

1-溜槽;2-上托辊;3-下托辊;4-机架;5-运输带;6-改向滚筒;7-传动滚筒;8-张紧装置;9-驱动装置

经过对矿用带式输送机故障信息以及安全隐患进行分析之后发现，当工作过程中发生了不正常现象，如果任由这种不正常现象持续可能会造成机器故障，所以对参数详细数据的监测可以预防故障的产生，将故障率降到最低[7]。本文针对上述问题制定了安全监测方案。

2 矿用带式输送机安全监测平台搭建

2.1 硬件平台搭建

本系统以PLC为控制中枢，通过传感器进行数据的采集，并利用一定的通讯协议进行数据的传输。由PLC对所采集的数据进行分析判断并作出下一步指令，指令到达执行机构进行工作。整个工作过程可以通过服务器端进行查看和监测。安全监测方案如图2所示。

核心控制器根据具体情况选择AB公司Micro850系列型号为2080-LC50-48QWB的PLC，其支持24 V直流电供电，并且有28路24 V直流电压输入以及20路继电器输出，本身还包含5个拓展口，这些接口可以外接I/O模块或者通讯模块等，完全可以保证整个系统的信息处理。触摸屏选择昆仑通态生产的型号为TPC1061Ti的10.2英寸屏幕，可以通过以太网和PLC进行通讯组态。服务器选择台湾研华公司生产的IPC-610(IPC)工控机及配套显示器。

图2 安全监测方案

2.2 传感器选型

根据矿用带式输送机的工作环境进行相应的传感器的选型。①选择型号为GWD100温度传感器，可以满足井下特殊的工作环境；②选择型号为GUJ30堆煤传感器,安装在特定位置可以检测堆煤事件的发生；③选择型号为KGQ-1烟雾传感器，可以检测工作环境的烟雾浓度；④选择型号为KG5007A速度传感器，可以作为皮带的打滑以及超速的监测装置；⑤选择型号为GEJ30跑偏传感器，可以检测皮带工作过程中的运行情况；⑥选择型号为GVD1200撕裂传感器，为本质防爆安全型，可以满足煤矿对设备的安全要求；⑦选择型号为GJC4/100瓦斯传感器，可精确地测试浓度，完全满足当前的需要；⑧关于电流电压数据，采用模拟量就可以进行数据的采集监测[8]。

2.3 软件平台搭建

本系统所包括的软件包括编程软件、组态软件以及上位机软件。

编程软件使用与Micro850系列PLC配套的Connected Components Workbench，这个软件内置了PLC的编程环境以及在线调试的功能，配置了多种通讯方式和PLC进行连接。Connected Components Workbench在与PLC通讯时需要配合RsLINX进行数据连接。

组态软件使用昆仑通态厂家配套的MCGS嵌入版，这款软件完美实现了触摸屏幕的兼容，软件内部有多种配置方式，而且可以模拟调试。为了满足工业上的要求，有些组态画面可以在软件内部直接选择，方便快捷。

上位机软件使用factory talk se 7.0，这款软件功能强大，把服务器安装在集控室，并且在集控室组态画面，通过以太网进行与PLC的通讯。在完成上位机组态后，可以生成客户端并在集控室显示，工作人员只需对客户端进行监测就可以知道现场皮带运输机的工作情况[9]。

3 矿用带式输送机安全监测系统实现

通过软件和硬件的搭建与配合，完成了对矿用带式输送机智能安全监测保护系统的搭建，并且本系统在隶属于中阳钢铁集团的暖泉煤矿的10105工作面进行试验，试验效果良好，组态界面如图3所示。

图3 矿用带式输送机安全监测系统组态界面

通过对现场PLC控制柜的查看可以发现，控制柜的触摸屏显示了皮带的运行状态，而且可以通过触摸屏上设置的虚拟按钮控制皮带的启停。各种传感器保护机制在触摸屏上显示运行状态和实时参数。

通过对上位机客户端的查看可以发现，客户端会显示现场所有的数据信息，而且所有的数据都会保存在服务器的硬盘上，还可以查询历史曲线来关注一段时间内皮带运输机的工作情况，上位机客户端上设置了急停按钮，当发生紧急故障时，工作人员可以通过急停按钮在第一时间保证皮带停止运行。

4 结语

本文设计研究了矿用带式输送机智能安全监测保护系统，解决了矿用皮带运输机在工作过程中需要人工巡检或者需要安装摄像头的问题，实现了矿用皮带运输机的自动监测保护功能，提高了暖泉煤矿10105工作面的自动化程度，不但减少了煤矿对工人的使用量，也降低了工人的劳动强度，同时还提高了皮带机的工作效率，取得了显著的经济效益。