井下皮带运输机智能控制系统-文档资料

1、井下皮带运输机智能控制系统根据皮带机运输系统的具体情况， 研究人员研制出井下皮带 运输机智能控制系统。 此系统可根据负载量的大小调节电动机的 加速和减速， 这样可以保护皮带减少磨损。 如果煤量频繁变化的 话，该系统就正好派上用场。既可以节约电能，又可以降低设备 损耗，又能延长寿命。1 皮带运输机的智能控制系统的硬件组成 控制装置，变频器和执行电动机共同构成了皮带运输机智能 控制系统。可编程序控制器 PLC 和 D/A 的转换模块组成了控制 装置。隔爆壳主腔，隔爆接线腔，本安控制腔，变频调速控制系 统，程序参数控制器共同构成了变频器。 各驱动皮带机变频器的 电流反馈信号提供了一些负载电流信号。煤

2、矿井下皮带运输机系统一般有双滚动驱动和多滚动驱动 两种。一台电动机拖动一个单一的驱动滚筒。控制器 PLC 的功 能很多，大体上有平衡功率的功能，给定起动信号的功能，控制 速度，采集数据，以及与其他控制器通信的功能。变频器的功能 有，故障反馈及诊断功能，反馈运行状态，反馈电流，矢量控制 无速度传感器，控制加减速时间，任意调节 S 形曲线的功能。 除此之外，变频器的功能还有保护过载，漏电，断相，欠压，过 压等现象以及选择 PID 控制器和变频转换系统。煤矿井下使用 的供电电压与广泛在市场上使用的变频器不同。目前市场上的变频器多为 IP23 以下，而煤矿井下使用的供 电装置的外壳防护等级远远超过市场

3、上的规范为 IP44. 。为保证 井下施工的绝对安全，所以选择 ZJT 系列的防爆型变频器，它 可以隔爆来确保安全。为满足宽范围变频调速和转矩大的需求， 要采用无速度传感器矢量控制的方法来调速变频。 根据现场的工 况需要，来调整控制电动机的频率。为适应频率输出，速度输出 和功率输出的需要， 要设定好需要的频率和速度值。 如果工作现 场有变化时，就要修改参数。2 皮带运输机智能控制系统控制方案 矿用井下皮带机智能控制系统将测量前级和本级皮带的负 载情况， 然后采集并比较计算负载电流信号。 并向变频器输出模 拟控制信号 , 以及预置变频器的基准速度，这样就可以调节电动 机的速度， 皮带机就可以受智

4、能控制系统的控制以最佳状态运行 了。皮带运输机智能控制系统的工作原理是， 首先，要驱动控制 本级和前级的皮带运输机的四台交流电动机， 这样才能满足电动 机的软启动， 软停车和恒转矩变频器的调速控制功能。 其次控制 装置要选用合适的模块，比如FX2N 系列的 PLC 和 A/D，D/A 模块。A/D模块可采集本级和前级皮带运输机四台驱动电动机的负 债电流信号。经过控制软件计算处理后的控制信号由 D/A 模块 输出。变频器的基准速度可进行预置。 要以相应的频率控制变频 器，调速并控制皮带运输系统，以便于驱动多电动机，平衡协调 多皮带运行的自动功率。采用防爆控制箱的远程控制来控制系 统，显示胶带带速

5、， 为保证控制器在故障情况下运行采用手动控 制的方法。工变频转换系统可确保变频器故障时的停机损失和发 生其他故障的安全运行。 最后网络通信功能可实现控制系统的远 程监测与控制，这样系统就能够高效节能的运行了。皮带运输机驱动系统的首选目标是软启动，软停车的特性。 皮带是用弹性的， 负载运行时惯性很大。 皮带上的能量随停车速 度值与加速度值的变大而变大。 为了减小皮带运输机起停时产生 的冲击，也为了平稳启动，可匹配 S 形的加减速时间。采用无速度传感器矢量控制的变频调速装置可确保驱动电 动机的输出转矩。 无速度传感器的矢量控制就是依照电动机的参 数和一些关系式检测控制量的励磁电流和转矩电流。 为了

6、达到矢 量控制，在励磁电流和转矩电流的指令值相同时，输出转矩。如 果在电动机上安装测速装置就可实现磁场的定向矢量控制， 但事 实上安装测速装置很困难， 无速度传感器的控制系统不需要这种 检测硬件，不但降低了成本，而且减轻的重量，减少了电动机与 控制器的连线。井下胶带运输机的双滚筒驱动和多滚筒驱动如果同步起停， 可保证系统内的同步性能。 保证各滚筒间的功率平衡就可以保证 系统的运输能力。 调整两个变频器的速度就可调整相应的电动机 的速度差。电动机电流值可通过调整电动机的速度而趋于平衡。可编程控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数 字运算操作的电子装置。 它采用可以编制程序的存储器， 用来在

7、 其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等 操作的指令， 并能通过数字式或模拟式的输入和输出， 控制各种 类型的机械或生产过程。 可编程控制器及其有关的外围设备都应 按照易于与工业控制系统形成一个整体、 易于扩展其功能的原则 而设计。 可编程控制器为了适应工作需要及工业环境， 与一般的 控制装置相比，具有显著的特点：（ 1）抗干扰能力强，可靠性 高；（2）通用性好，编程方便；（3）配置灵活， 扩充方便； （4） 功耗低、重量轻、体积小、操作维护方便。根据控制需求，本系 统选用西门子 S7-200 系列 PLC 作为中央处理器。 在皮带运输机 的控制与监控系统中， 电动机的启停是

8、由数字量所控制， 电机的 转速和力矩是由转矩转速传感器测量而得到， PLC 控制系统得到 测得的信号然后进行处理， 计算出实际值， 并将实际值与设定值 进行比较， 根据实际工作情况， PLC 的输数字模块会输出数字量 信号，来控制电动机的启动停止， 预报警电路运行也是受 PLC 发 出的数字信号控制。在整个控制过程中，主要包括 8 个数字量， 分别是电机启停控制信号， 自动手动控制切换信号， 紧急停止和 故障信号指示灯等， 除此之外还包括一组模拟量输入信号， 将此 信号送入 PLC 的模拟量输入模块， 再经过 PLC 内部的特殊处理， 最后可以计算出皮带运输机转矩的大小。所以根据系统的要求， 选用 EM231 模块，它有 4 路模拟量输入接口，即可满足系统的 需求。 PLC 内部经过 PID 运算以后，通过数字量输出模块，输出 开关量信号，去控制电机的启停。 电流负载运算模块可以分段处理定子电流， 将定子电流的变 化范围分为 5 段。如果检测的分段定子电流比其他分段电子电 流大时，就发布加速预警信号，反之，就发布减速预警信号。3 结语 综上所述，矿用井下皮带运输机智能控制系统不但能实现皮 带机的软起动和软停车， 还可以变频调速控制皮带机。 皮带机运 输系统的电能消耗和设备磨损因为这个智能系统而