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摘要：皮带机作为一种带式输送机，具有结构简单、操作方便、输送能力强及寿命长的优点，在煤矿生产中得到广泛应用。然而，由于传功功率较低、无功环流损耗较大且启动电流大，除了给企业带来了经济损失之外，更为重要的是威胁着煤矿的安全生产。在此背景下，实现煤矿皮带机自动化系统的设计具有重要意义。
关键词：煤矿皮带机;自动化系统;设计应用
带式输送装置在煤矿生产中已得到了广泛应用，但是其启动电流大、传动效率低、功率不平衡、无功环流损耗大、老化速度快等问题也日益突出，不但给企业带来了很大的经济损耗，同时对煤矿的安全生产造成了严重的威胁，直接影响煤矿工人的人身安全。随着计算机科学和自动化技术的发展，皮带机自动化系统的应用也越来越广泛，不仅能够有效降低皮带和液力耦合器的直接磨损和维护成本，延长皮带机使用寿命，提高企业经济效益;还可以提高煤矿生产的稳定性和安全性，保障企业的财产和员工的人身安全。
一、皮带机自动化的重要性
矿井皮带输送机系统是原煤输送是唯一的途径，是矿井生产的重要环节，因此它的安全高效运行受到很大程度的重视，由于矿井皮带输送系统分布广、信息分散以及控制要求高的特点，随着矿井生产规模的不断扩大，以及技术水平的不断提高，现代化矿井也需要现代化管理，因此对皮带输送系统的控制和管理提出了更高的要求。皮带输送机的自动控制的方式，是在整输送线上新增一套集中控制装置，在控制室内集中操作机构，由一名司机来完成操作。这不但节省了大量的司机人员，也为及时发现故障，缩短停产时间和综合自动化创造了条件。目前，已经成为矿井胶带输送的主要控制方式。
二、皮带机自动化系统设计依据及参数设定
（一） 皮带机自动化系统设计依据
煤矿业中皮带机自动化系统设计应符合相关的要求和规定，主要有《煤矿安全规程》、《电控设备·第二部分·装有电子器件的电控设备》、《电能质量公用电网谐波》、《交流传动矿井提升机电控设备技术条件》、《交流电机半导体变频调速装置总技术条件》、现行国家电工委员会及其他有关标准、现行国家煤矿局及电工委员会的其他标准。
（二） 常用参数及标准
该系统主要有保护装置、温度传感器、堆煤传感器、电源箱、速度传感器、烟雾传感器和连接器、双屏蔽强拉力电缆、双护套及快速接插件等组成，其主要涉及的技术参数及其标准如下：（1）系统额定输入电压为AC36 V，电压偏差波动为80%～110%，过流保护整定电流为1.2 A，防爆温度标志为150℃。（2）烟雾、温度及速度传感器为有源器件，其静态电流应小于210 mA，最大动作电流应小于230 mA，工作时额定电压为12V;其余传感器为无源器件，最大动作电流为5 mA。（3）本安输出最大电流为DC5 mA，最高开路电压为DC12 V，最大短路电流为4 mA;本安外部的最大分布电感为2 mH/km，外部最大分布电容为0.2 pF/km。（4）集中控制信号最大电压为12V，最大电流为0.5 A;继电器输出节点标准容量为AC36 V/5 A。
三、皮带机自动化系统的结构设计
皮带机自动化系统所采用的变频器装置系统主要是起到综合保护及控制的作用，该系统能够利用计算机来实现多台控制器的通信。维修人员仅仅需要在屏幕上对运输机的运行状态进行详细观察，就能够快速的分辨出哪里出了问题，就能够及时對其进行检修。这样一来，就大大的提高了检修效率，且对多个传感器进行联合使用，不仅提高了系统运行的安全性及稳定性，而且还能够加强系统故障的报警机制。其中最为主要的变频器装置的特性表现在以下几方面：
（一） 变频启动器
该启动器则主要是对井下多台皮带机线的运行进行集中统一的控制，确保皮带机线的健康运行。
（二）传感器
该系统的传感器主要分为速度和跑偏传感器、烟雾传感器及堆煤传感器。其中速度和跑偏传感器则主要是对输送机的速度及路径进行检测，一旦运行的速速及路径与设定的速度、路径相差较远，就会自动将故障返回到控制中心，维修人员能够及时的发现措施，进而对其进行调整，确保系统的正常运行;烟雾传感器则是对煤矿中的烟雾等隐患进行检测，并做出及时的判断及行动，通过这种检测及判断进行保障线路的运行安全;堆煤传感器是指对煤炭的感应，多有煤时则能够实现自动运行，若没有煤时则自动停止运行，通过此种传感器的控制，避免出现无煤皮带机仍在运行的现象，最终实现节约能源及安全运行的目的。
（二） 控制电路
该系统电路的核心器件主要是采用单片机、数字及PID整定法对电路进行控制，完善电路的抗干扰能力，最终实现电路运行的安全、稳定及高效。
（三） PLC控制
该系统主要采用的是PLC可控制编程器，采用西门子所开发的STEP7，这是一种可运行在通用微机中的可控制编程器，能够在Windows环境下对语言进行编程，是一种可进行的相互间的通信。通过该编程控制软件，除了能够较为方便的实现梯形图及语言形式外，还能够通过编译后将转接电缆直接输入到PLC的内存中，对各个输出设备的通断情况进行实施检测，并及时的对其进行调试。在该集中控制系统中主要有三种工作方式，一是在就地方式下，皮带机由操作员集中控制手段按钮，采用PLC对他们进行启停，其保护均进行投入;二是集控方式，皮带机则根据生产工艺流程对程序进行集中控制，让其停止就停止，让其运行就运行，实现自动化控制;三是检修方式，皮带机采用手动按钮，利用PLC进行分别控制，启停或者速度均由其控制，确保各个故障的投入选择，在显示屏内进行有效控制，确保系统的安全可靠运行。
四、结束语
在设计煤矿重皮带机自动化控制系统的过程中，要按照一定的标准和技术参数，结合煤矿的实际情况，对控制系统的结构和性能进行设计;并通过相应的试验对系统的结构和性能进行改进，直至符合要求为止。煤矿重皮带机自动化控制系统可以有效解决煤矿生产中出现的一系列问题，提高煤矿的生产效益，保障煤矿的安全生产，具有重要的应用价值。
参考文献：
[1]宋小军.基于PLC的矿井皮带运输机监控系统设计和改造[J].机械工程与自动化，2017（4）：186-188.
[2]原伟伟.岳城煤矿井上下胶带输送机集控自动化系统研究[J].能源与节能，2019，161（02）：119-121.
[3]杨鲁振，王猛，王登科，等.煤矿自动化控制技术在皮带运输中的应用[J].山东工业技术，2018，No.269（15）：77.
（作者单位：黑龙江鸡西矿业集团有限责任公司）
关键词：煤矿皮带机;自动化系统;设计应用
带式输送装置在煤矿生产中已得到了广泛应用，但是其启动电流大、传动效率低、功率不平衡、无功环流损耗大、老化速度快等问题也日益突出，不但给企业带来了很大的经济损耗，同时对煤矿的安全生产造成了严重的威胁，直接影响煤矿工人的人身安全。随着计算机科学和自动化技术的发展，皮带机自动化系统的应用也越来越广泛，不仅能够有效降低皮带和液力耦合器的直接磨损和维护成本，延长皮带机使用寿命，提高企业经济效益;还可以提高煤矿生产的稳定性和安全性，保障企业的财产和员工的人身安全。
一、皮带机自动化的重要性
矿井皮带输送机系统是原煤输送是唯一的途径，是矿井生产的重要环节，因此它的安全高效运行受到很大程度的重视，由于矿井皮带输送系统分布广、信息分散以及控制要求高的特点，随着矿井生产规模的不断扩大，以及技术水平的不断提高，现代化矿井也需要现代化管理，因此对皮带输送系统的控制和管理提出了更高的要求。皮带输送机的自动控制的方式，是在整输送线上新增一套集中控制装置，在控制室内集中操作机构，由一名司机来完成操作。这不但节省了大量的司机人员，也为及时发现故障，缩短停产时间和综合自动化创造了条件。目前，已经成为矿井胶带输送的主要控制方式。
二、皮带机自动化系统设计依据及参数设定
（一） 皮带机自动化系统设计依据
煤矿业中皮带机自动化系统设计应符合相关的要求和规定，主要有《煤矿安全规程》、《电控设备·第二部分·装有电子器件的电控设备》、《电能质量公用电网谐波》、《交流传动矿井提升机电控设备技术条件》、《交流电机半导体变频调速装置总技术条件》、现行国家电工委员会及其他有关标准、现行国家煤矿局及电工委员会的其他标准。
（二） 常用参数及标准
该系统主要有保护装置、温度传感器、堆煤传感器、电源箱、速度传感器、烟雾传感器和连接器、双屏蔽强拉力电缆、双护套及快速接插件等组成，其主要涉及的技术参数及其标准如下：（1）系统额定输入电压为AC36 V，电压偏差波动为80%～110%，过流保护整定电流为1.2 A，防爆温度标志为150℃。（2）烟雾、温度及速度传感器为有源器件，其静态电流应小于210 mA，最大动作电流应小于230 mA，工作时额定电压为12V;其余传感器为无源器件，最大动作电流为5 mA。（3）本安输出最大电流为DC5 mA，最高开路电压为DC12 V，最大短路电流为4 mA;本安外部的最大分布电感为2 mH/km，外部最大分布电容为0.2 pF/km。（4）集中控制信号最大电压为12V，最大电流为0.5 A;继电器输出节点标准容量为AC36 V/5 A。
三、皮带机自动化系统的结构设计
皮带机自动化系统所采用的变频器装置系统主要是起到综合保护及控制的作用，该系统能够利用计算机来实现多台控制器的通信。维修人员仅仅需要在屏幕上对运输机的运行状态进行详细观察，就能够快速的分辨出哪里出了问题，就能够及时對其进行检修。这样一来，就大大的提高了检修效率，且对多个传感器进行联合使用，不仅提高了系统运行的安全性及稳定性，而且还能够加强系统故障的报警机制。其中最为主要的变频器装置的特性表现在以下几方面：
（一） 变频启动器
该启动器则主要是对井下多台皮带机线的运行进行集中统一的控制，确保皮带机线的健康运行。
（二）传感器
该系统的传感器主要分为速度和跑偏传感器、烟雾传感器及堆煤传感器。其中速度和跑偏传感器则主要是对输送机的速度及路径进行检测，一旦运行的速速及路径与设定的速度、路径相差较远，就会自动将故障返回到控制中心，维修人员能够及时的发现措施，进而对其进行调整，确保系统的正常运行;烟雾传感器则是对煤矿中的烟雾等隐患进行检测，并做出及时的判断及行动，通过这种检测及判断进行保障线路的运行安全;堆煤传感器是指对煤炭的感应，多有煤时则能够实现自动运行，若没有煤时则自动停止运行，通过此种传感器的控制，避免出现无煤皮带机仍在运行的现象，最终实现节约能源及安全运行的目的。
（二） 控制电路
该系统电路的核心器件主要是采用单片机、数字及PID整定法对电路进行控制，完善电路的抗干扰能力，最终实现电路运行的安全、稳定及高效。
（三） PLC控制
该系统主要采用的是PLC可控制编程器，采用西门子所开发的STEP7，这是一种可运行在通用微机中的可控制编程器，能够在Windows环境下对语言进行编程，是一种可进行的相互间的通信。通过该编程控制软件，除了能够较为方便的实现梯形图及语言形式外，还能够通过编译后将转接电缆直接输入到PLC的内存中，对各个输出设备的通断情况进行实施检测，并及时的对其进行调试。在该集中控制系统中主要有三种工作方式，一是在就地方式下，皮带机由操作员集中控制手段按钮，采用PLC对他们进行启停，其保护均进行投入;二是集控方式，皮带机则根据生产工艺流程对程序进行集中控制，让其停止就停止，让其运行就运行，实现自动化控制;三是检修方式，皮带机采用手动按钮，利用PLC进行分别控制，启停或者速度均由其控制，确保各个故障的投入选择，在显示屏内进行有效控制，确保系统的安全可靠运行。
四、结束语
在设计煤矿重皮带机自动化控制系统的过程中，要按照一定的标准和技术参数，结合煤矿的实际情况，对控制系统的结构和性能进行设计;并通过相应的试验对系统的结构和性能进行改进，直至符合要求为止。煤矿重皮带机自动化控制系统可以有效解决煤矿生产中出现的一系列问题，提高煤矿的生产效益，保障煤矿的安全生产，具有重要的应用价值。
参考文献：
[1]宋小军.基于PLC的矿井皮带运输机监控系统设计和改造[J].机械工程与自动化，2017（4）：186-188.
[2]原伟伟.岳城煤矿井上下胶带输送机集控自动化系统研究[J].能源与节能，2019，161（02）：119-121.
[3]杨鲁振，王猛，王登科，等.煤矿自动化控制技术在皮带运输中的应用[J].山东工业技术，2018，No.269（15）：77.
（作者单位：黑龙江鸡西矿业集团有限责任公司）