1系统硬件组成及工作原理
1.1硬件组成矿用本质安全型PLC作为此系统的核心，使用光纤为介质的太网传输网络，能对皮带机做到全面有效的控制。现场的主要控制设备主要有：检测传感器（煤位传感器、物流传感器、温度传感器、速度传感器、跑偏传感器、烟雾传感器、撕裂传感器）、矿用隔爆兼本质安全型PLC（通讯模块含、语音模块）、本安型操作台、KPZ型矿用转载点自动喷雾装置、嵌入式触摸计算机（WindonsCE操作系统）、隔爆兼本安型就地操作控制箱、井上监控中心和网络交换机的上位机监控软件等组成。1.2系统硬件的工作原理1.2.1矿用本质安全型PLCPLC模块具有矿用本质安全特性。IB系列PLC采用模块化设计，扩展方便，功能强大；其DI/DO点数可扩展至80点；具有脉冲频率测量、脉冲周期测量、脉冲宽度测量功能；PWM高速输出、频率型模拟量采集、语音信息报警、输入断线判断等多种模块等功能；通讯为标准的MODBUS-RTU或MODBUSTCP通讯协议，物理接口为RS-232、RS-485、CAN或以太网，通讯距离远、网络节点多、抗干扰能力强。还可根据用户需求定制特定的功能模块或嵌入式PLC开发定制专用控制器。IB系列PLC已成功应用于煤矿、冶金、化工、食品、印刷、军工等行业，可适用于各种场合的检测、监测及自动化控制系统，特别在地面严酷环境、振动比较大的场合、控制箱空间小或煤矿井下有瓦斯和煤尘爆炸危险环境中使用具有独特的优势。1.2.2传感器a)物流传感器。物流传感器用于控制前一台皮带机的开启，有煤则启车，无煤则停车。不发车时的信号主要表现为干簧不吸合，这是由于设计时，当无外物时，干簧管和磁钢不连接。而一旦有煤，传感装置就会启动，进而带动干簧管和磁钢的位置，使得干簧吸合，从而发出客车信号；b)煤位传感器。低位堆煤和高位堆煤的控制是通过煤位控制系统实现的。常见的煤位控制传感器有电极式和位移式两种。电极式通过已接+12V的大地得到高电位，而位移式则是直接通过开关使低位堆煤控制和高位堆煤控制端与+12V接通；c)速度传感器。当带式输送机发生事故时，尤其是常见的胶带打滑或传动部分发生故障时，安装在输送机上的速度传感器就会发生作用。速度传感器主要是依靠发送的信号使得控制装置发生延时，保护电路，并及时切断电机供电；d)温度传感器。在滚筒温度不超限时，温度传感器输出接点开路，连接到控制装置后，输送机能正常工作。当滚筒温度超限后，滚筒旁的温度传感器将会起作用，此时传感器的输出点闭合，控制装置温度保护电路动作，使执行部分切断电动机供电，起到温度保护作用；e)烟雾传感器。升压电路、烟雾探头电路、声音报警电路和输出电路是烟雾传感器的主要组成部分。当巷道因为各种原因产生烟雾时，位于巷道中间的传感器受到烟雾影响，会发出报警信号并切断电源；f)撕裂传感器。当皮带运输机的胶带发生横向撕裂时，下垂的胶带带动撕裂传感器横杆，横杆带动竖杆倒下，从而使前后传输线脱离，并与零线相接使控制箱在电气上起到急停闭锁作用，立即停车。该传感器是不能自动复位的。只有人为使传感竖杆重新立起来才能恢复正常运行状态。虽然上胶带和下胶带运行方向相反，但传感器正好是以支点为中心两个方向运动，与上下胶带一致，故上下胶带的原理是相同的；g)跑偏传感器。胶带发生一定的倾斜时，内部开关会发生作用，使音频震荡电路工作，产生1000Hz音频声，因而系统中的所有扬声器发出声音，表示有胶带跑偏。当倾斜角度＞60°时，内部急停开关闭合，其作用同中途停车开关作用。1.2.3KPZ型矿用转载点自动喷雾装置胶带输送机在运输物料转载时会产生大量粉尘，不但危及煤矿安全生产，还会影响作业人员的身体健康。KPZ型输送机转载点自动喷雾降尘装置是防尘灭尘的理想设施。a)工作原理简介。该装置由主机、电动球阀、运输机工作状态传感器组成。其原理为：主机在接受到物料的移动信号后，其电动球阀打开，进而产生水幕，从而实现矿井的防尘；b)性能特点。(a)该装置为多功能控制。1台主机可同时配备多个传感器，实现防尘灭尘、喷雾降温、喷雾灭火等功能；(b)根据安装地点和功能不同，可选择一种或几种传感器使用，控制方式灵活；(c)配上烟雾、温度、触控、粉尘传感器，可实现防尘、灭火及火情动态监测；(d)可接入监测系统或运输监测系统接口，实现监测、报警与控制；(e)具有节水功能。运输机上有物料移动时5s～7s防尘水幕自动打开，停机2s后，水幕自动关闭；(f)该装置主机设有工作状态显示窗，可显示电源、物料、防尘、防火等信息；1.2.4MCGS触摸屏MCGS触摸屏采用了高档的软件系统平台（WinCE操作系统和MCGS的嵌入版组态软件)，具有强大的界面组态功能及强大的数据处理能力，能实现动态界面制作及数据保存、查询、制作趋势曲线和报表。1.2.5本安型操作台PLC总站、网络交换机及嵌入式触摸屏是本安型操作台的主要设备，具备两条皮带的起停控制、状态显示、急停闭锁和与皮带沿线设备语音通话功能，从而使设备有了很好的操作性，并能结合其它设备使用。1.2.6隔爆兼本安型就地操作控制箱本操作控制箱内装有防爆本安型PLC，可实现检修、集控及各种保护，在运行时指示灯显示不同状态来实现不同功能。a)检修：为防止错误操作带来恶性后果，打破了皮带连锁关系，同时起停控制线路就地断掉，检修时不会产生任何误动作；b)集控：开关旋转到集控位置，主操作台进行控制，反之闭锁；c)指示灯：煤位传感器、显示物流传感器、温度传感器、跑偏传感器、速度传感器、撕裂传感器、烟雾传感器保护状态，正常状态绿灯亮，报警时红灯亮；d)就地：就地主要有手动和自动两种模式。当开关位于就地位置时，手动状态下按下停止按钮机器停止，自动位置时皮带若有煤，则延时3s自动启动皮带机，无煤时自动停止皮带机。
2结语
系统有很强的组网和扩展能力，可进行以太网网络、485总线（CAN、PPI、MODBUS、MPI、PROFI-BUS）组网扩建。因此系统具有很强的可接入性，这样既节省人力又节省物力，真正实现了设备的高效合理配置。且每个环节故障都可在井上上位机和井下嵌入式计算机上显示报警，并指出故障位置，维护更方便、简单，是值得煤矿推广应用的自动化控制方案。
作者：李晋霞 单位：太原理工大学电气工程学院 晋煤集团金鼎公司皮带机分公司
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