张美玲
【摘 要】带式输送机是目前被广泛应用于煤矿产业中的工程设备，论文主要以可编程逻辑控制器为中心，通过其与传感技术的有效结合，分别从系统检测方案、可编程逻辑控制器、通信系统以及软件方面针对煤矿带式输送机的在线实时监测系统进行了设计。
【Abstract】Belt conveyor is the engineering equipment that widely used in the coal mine industry at present. The paper mainly takes the programmable logic controller as the center， through its effective combination with the sensing technology，the on-line real-time monitoring system for coal mine belt conveyor is designed in the aspects of system detection scheme， programmable logic controller， communication system and software.
【关键词】煤矿；带式输送机；实时监测；系统设计
【Keywords】coal mine； belt conveyor； real-time monitoring； system design
【中图分类号】TD528.1 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）06-0125-02
1 引言
煤矿产业作为我国的基础产业，随着近年来煤矿工程安全事故的频繁发生，如何通过对现代化工业技术的有效利用，提高我国煤矿产业的施工安全性引起了社会各界的广泛关注。带式输送机作为煤矿工程中的主要施工设备，由于其在使用的过程较易出现跑偏、打滑以及撕裂的故障，严重时还将引发安全事故。因此，有必要加强对煤矿带式输送机的在线实时监测，才能在其出现异常时及时发出警报，降低安全事故的发生率。
2 带式输送机的工作原理及特点
2.1 工作原理
带式输送机也被称为胶带输送机，其作为一种以摩擦驱动为基本原理的物料运输器械，其主要由输送带、机架、滚筒、张紧装置以及传动装置等组成[1]。从工作原理来看，带式输送机是由两个端点的滚筒以及套在滚筒上的闭合输送带所组成，其中负责带动传动带的滚筒为传动滚筒，而另一个滚筒则主要负责实现对传动带运动方向的改变。被称为改向滚筒，在传动滚筒的驱动作用下，使传动带可以利用传动滚轮与传送带之间的摩擦力而进行移动[2]。
2.2 特点
通过对带式输送机的特点进行分析，发现其作为煤矿工程中效率最高的运输设备，相较于其他运输设备，具有输送距离长、输送货量大以及连续运输稳定性等主要特点，同时，带式输送机具有运行可靠的特点，可以有效实现自动化和集中化的控制，尤其是在高效的矿井工程当中，带式输送机已经成为煤炭开采机电一体化技术和装备中的关键设备。实践经验表明，不同于其他的输送机类型，带式输送机的最大特点就是伸缩性，且设有储带仓，尾部可以随着采煤工作面的推进而适当的伸长或缩短，且具有结构紧凑的特点，可以在不设置基础的同时直接于巷道底板上铺设，架构轻巧，拆装也十分简便。
3 煤矿带式输送机的在线实时监测系统设计
3.1 系统检测方案设计
本次研究主要以湖北省某矿井工程为例，该工程所使用的带式输送机型号为DTL120/150/3×200，其在使用的过程中经常于驱动部分出现故障，而振动信号作为一个较为敏感的参数，当系统即将出现或已经出现信号时，设备的振动信号参数也将发生异常改变。因此，本研究将振动信号作为评估输送机是否出现异常的主要观察指标，使用电视传感器对其进行信号采集。同时，转子的磨损以及非平衡运转也将导致设备的温度出现异常，因此本研究将温度作为另一个评估参数，并在程序上将其设计为一旦所设置的参考量超过了极限值，则立即采取停机的方式保护系统设备。
如图1所示，本研究共设置了6个测量点，针对测量点的选择通常选取距离承载部分最近的点作为测量点，其主要是因为该部位的点具有较高的敏感性，可以及时发现设备运行过程中出现的异常。
根据本研究所使用带式输送机的结构，共计使用24个传感器实现了对振动速度测量信号的采集，而采集的模拟量信号在经过转换后将会变为0～5V电压信号，同时输入到不同的电压输入模块当中。针对温度点的测量则使用PT铂热电阻传感器，分别使用电机的前轴以及后轴轴瓦部分进行测量，其主要是因为该区域的反应敏感度相对较高。根据上述要求，本研究内的带式输送机共计设置了4个不同的温度检测点，而输出的电流则分别传输给4路模块EM231。除此之外，还是需要使用开关模块以此来实现对部分故障所引发停机的保护控制，设计连接形式见图2。
可编程逻辑控制器电路在对信号进行计算以及分析的过程中，必须经过有效的数字量处理，而这也要求必须利用电路扩展模块的方式才能实现对振动信号以及温度信号的综合处理。
3.2 可编程逻辑控制器设计
本研究所使用的可编程逻辑控制器中的编程软件为STEP7-Micro/WIN，通过对系统进行模拟量转化以及危险警告等相关程序的编写，分别对故障情况、工作画面以及运行曲线等显示窗口进行了设计，并为工作人员提供各类相应的监控和维修参考方案，具体计算流程为模拟量输入信号、模拟量输出信号、实际工程值以及状态判断，根据判断的结果将其分为状态正常和预警提示，而预警提示则包括声音报警提示和系统停机，维修人员可以根据报警的程度不同，分别采取不同的方式进行故障排查和维修。
3.3 通信系统设计
由于煤矿工程的工作环境比较恶劣，因此为了确保信号传递的准确性，本研究的监控系统也采用了工业以太网以此来实现对通信数据的传输，减少了其他的信号干扰。同时，不同的距离所采取的通信方式也存在差异，针对距离小于500m的可以采用RS485总线实现对数据的传输，而针对距离超过500m的则可以采用远程光纤实现对数据的传输。因此，本研究内首先利用RS485实现与工程内矿井下触摸屏的对接，随后使用光纤的形式利用互联网技术实现与地面的远程监控。
3.4 软件设计
针对监测系统的软件设计，本研究利用组态软件MCGS实现了对人机交互界面的有效设计，通过对窗口界面的设计以此来实现对故障警告值以及保护极限值的录入，并以此来实现对矿井下带式输送机的有效动态监测。其中，针对设备软件的设置需要实现MCGS和可编程逻辑控制器的正常通信，而针对用户窗口的设计则主要包括皮带机的运行曲线、故障记录以及报警弹窗等窗口，使使用者可以通过对此类窗口的利用，以此来密切监测皮带机的实际运行情况以及出现的故障类型。可以发现，通过对皮带机实际运行状态的跟踪监测，进一步证实了该系统可以有效展现出皮带机的相关运行参数，并为故障的及时报警和处理，维护设备的安全运行产生了积极的影响。
4 结语
综上所述，针对煤矿带式输送机的在线监测系统设计应当以可编程逻辑控制器为主，通过其与传感技术的结合，可以有效实现对皮带运行过程中的振动以及温度等参数采集，从而生成了运行状态下的实时监测工作参数和报告，使其在发生异常时可以及时发出警报，降低了设备的安全事故发生率。因此，各煤矿施工企业应当广泛将该系统应用于实践操作中，以此来为工程的安全稳定开展奠定良好的基础。
【参考文献】
【1】刘露露.基于CAN总线的煤矿带式输送机监测系统的设计方案[J].煤矿机电，2017，13（1）：74-76.
【2】靳华伟，张新，王传礼，等.煤矿带式输送机监测系统设计及仿真实验[J].安徽理工大学学报（自科版），2017，37（1）：44-48.
