煤矿胶带运输系统讲义课件

毕业设计煤矿胶带运输系统讲义课件第1页煤矿胶带输送机监控系统指导老师郝世宇学生李慧强毕业设计煤矿胶带运输系统讲义课件第2页二、煤矿胶带输送机选型一、概述三、煤矿胶带控制系统四、煤矿胶带机保护五、胶带PLC控制系统设计煤矿胶带运输系统讲义课件第3页摘要煤矿胶带运输系统对确保矿井正常生产起着非常主要作用，大中型煤矿井下煤炭运输大都采取以胶带输送机运输方式。以往输送机控制大多采取就地控制，而且控制装置普通由继电器等组成，当输送机数量增加时，会造成设备复杂、操作及维护困难局面，而且在胶带输送机连续运行中，经常会出现打滑、断带、超温、堆煤等现象。所以，对皮带自动保护和控制就含有主要意义。煤矿胶带运输系统讲义课件第4页摘要本设计首先介绍了皮带运输系统现实状况、特点和发展并介绍了带式输送机结构以及控制原理，分析了皮带起动过程；其次对皮带机就地控制系统和保护进行了介绍，依据控制和保护功效正确选择传感器；然后对皮带运输控制系统进行硬件设计，介绍了PLC基本原理与特点，依据其输入、输出点数和存放容量选择了适当CPU以及数字量和模拟量扩展模块，对其进行软件设计并画出功效流程图煤矿胶带运输系统讲义课件第5页第一章概述1.1国内外煤矿带式输送机研究情况1.1.1国内外带式输送机研究现实状况国外在带式输送机动态分析研究方面开展得比较早,动态分析理论与研制软件已基本能够满足当前带式输送机发展之需；而我国相对较晚,与国外相比还存在一定差距,尤其是动态分析软件部分。为了尽快填补这一差距,赶超世界水平,有必要研究和分析当今国外带式输送机动态分析软件。国外动态分析软件当前,美国、法国、澳大利亚、意大利等国家在动态分析研究方面,已经到达国际领先地位。1.1.2国内外输送机技术现实状况

我国生产制造带式输送机品种、类型较多。在“八五”期间，经过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目标实施，带式输送机技术水平有了很大提升，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机关键技术研究和新产品开发都取得了很大进步。如大倾角、长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白，并对带式输送机主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了各种软起动和制动装置以及以PLC为关键可编程电控装置。煤矿胶带运输系统讲义课件第6页第一章概述1.2煤矿带式输送机发展方向1、设备大型化、提升运输能力

为了适应高产高效集约化生产需要，带式输送机输送能力要加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展必定趋势，也是高产高效矿井运输技术发展方向。2、提升元部件性能和可靠性

设备开机率高与低主要取决于元部件性能和可靠性。除了深入完善和提升现有元部件性能和可靠性，还要不停地开发研究新技术和元部件，如高性能可控软起动技术、动态分析与监控技术、高效贮带装置、快速自移机尾、高速托辊等，使带式输送机性能得到深入提升。3、扩大功效，一机多用化

拓展运人、运料或双向运输等功效，做到一机多用，使其发挥最大经济效益。开发特殊型带式输送机，如弯曲带式输送机、大倾角或垂直提升输送机等。煤矿胶带运输系统讲义课件第7页第一章概述1.3选题背景山西楼俊集团担炭沟煤业有限企业介绍该井田位于山西省吕梁市离市区西北约12km处袁家岭村，依据山西省国土资源厅2011月3日为该矿换发C1400002009111120041626号《采矿许可证》，矿井井田由7个拐点坐标圈定，面积为56138km2同意开采4#和10#煤层，设计可采储量为12.63Mt，生产规模为0.90Mt/年，服务年限。矿井现回采工作面为4202工作面，工作面平均长140m，运输顺槽400m，回风顺槽400m，该矿井现采煤方法为高档普采采煤机型号为MG132/320-WD,刮板机型号为SGZ-630/220，皮带机型号为DTL-800,.采取DW-2000型单体液压支柱配3m长型梁支护顶板工作面，两端头采取“四对八梁”支护。两侧槽烧钱20m范围内采取3m长型钢梁配单体液压支柱支护一粱四柱。该工作面原煤运输全部由一采区主运输大巷固定带式输送机担负，该输送机运距3005米，运量500吨/小时，是属于经典煤矿井下长运距、大运量带式输送机。煤矿胶带运输系统讲义课件第8页第一章概述1.3选题背景山西楼俊集团担炭沟煤业有限企业介绍担炭沟煤矿采区运输大巷固定带式输送机设计参数说明以下：主要技术参数：输送能力 Q=500t/h输送长度 L=3005m输送带宽度 B=1100mm物料特征：输送物料:原煤物料密度:ρ=1000kg/m3物料安息角:50°安装地点：担炭沟煤矿东翼一采区主运输大巷，底板为煤。环境温度：0～35℃。煤矿胶带运输系统讲义课件第9页第二章煤矿胶带输送机选型2.1煤矿胶带输送机结构

带式输送机又称胶带运输机，其主要部件是输送带，亦称为胶带，输送带兼作牵引机构和承载机构。带式输送机组成及工作原理如图1-1所表示，它主要包含以下下几个部分：输送带(通常称为胶带)、托辊及中间架、滚筒拉紧装置、制动装置、清扫装置和卸料装置等。煤矿胶带运输系统讲义课件第10页带式输送机简图带式输送机图1-张紧装置2-装料装置3-犁形卸料器4-槽形托辊5-输送带6-机架7-动滚筒8-卸料器9-清扫装置10-平行托辊11-空段清扫器12-清扫器煤矿胶带运输系统讲义课件第11页第二章煤矿胶带输送机选型2.1煤矿胶带输送机结构

输送带1绕经传动滚筒2和机尾换向滚筒3形成一个无极环形带。输送带上、下两分都支承在托辊上。拉紧装置5给输送带以正常运转所需要拉紧力。工作时，传动滚筒经过它和输送带之间摩擦力带动输送带运行。物料从装载点装到输送带上，形成连续运动物流，在卸载点卸载。普通物料是装载到上带(承载段)上面，在机头滚筒(在此，即是传动滚筒)卸载，利用专门卸载装置也可在中间卸载。

(1)输送带惯用有橡胶带和塑料带两种。橡胶带适合用于工作环境温度-15～40°C之间。物料温度不超出50°C。对于大倾角输送可用花纹橡胶带。塑料带含有耐油、酸、碱等优点，但对于气候适应性差，易打滑和老化。(2)托辊分单滚筒、双滚筒和多滚筒等。有槽形托辊、平形托辊、调心托辊、缓冲托辊。槽形托辊用以输送散粒物料；调心托辊用以调整带横向位置，防止跑偏；缓冲托辊装在受料处，以减小物料对带冲击。(3)滚筒分驱动滚筒和改向滚筒。驱动滚筒是传递动力主要部件。分单滚筒、双滚筒和多滚筒等。(4)张紧装置其作用是使输送带到达必要张力，以免在驱动滚筒上打滑。为此，大巷煤炭运输方式选取带式输送机。（胶带大巷：半圆拱形断面，料石砌碹支护。巷道内铺设带式输送机。巷道净宽3.4m，净断面9.30m2。巷道布置层位为沿15号煤底板，坡度4.1°）煤矿胶带运输系统讲义课件第12页第二章煤矿胶带输送机选型2.2煤矿胶带输送机选型胶带大巷带式输送机技术参数：1.物料特征：1）最大块度：300mm2）涣散密度：1000kg/m33）在输送带上堆积角：θ=2004）物料温度：<5002.输送系统及相关尺寸:1)运输距离:3050m2)倾斜角：1003）输送量：500t/h初步确定输送机布置形式，如图2-1所表示：图2-1煤矿胶带运输系统讲义课件第13页第二章煤矿胶带输送机选型2.1煤矿胶带输送机结构计算步骤：1.带速确实定

带速依据带宽和被运物料性质而定，带速已经标准化，详细选取可参考推荐表，初步确定带速V=2.5m/s带速与带宽、输送能力、物料性质、块度和输送机线路倾角相关，当输送机向上运输时，倾角大，带速应低；下运时，带速更应低；水平运输时，可选择高带速。2.带宽确实定：Q=3.6.A.V.γ.Kt/h式中：Q-设计输送量A-输送带上物料最大横截面积m2

V-输送带运行速度m/s

γ-物料涣散密度kg/m3

k-输送机倾斜系数表一煤矿胶带运输系统讲义课件第14页第二章煤矿胶带输送机选型2.1煤矿胶带输送机结构依据给定条件：

A====0.0584m2查表3，输送机承载托辊槽角为350,物料堆积角为200，带宽为1000mm输送机上允许物料堆积横断面积为0.1110m2,此值大于计算所需要横断面积，选取输送带宽度满足运输要求。输送带宽度核定：B=1000mm≥2a+200=2×300＋200＝800mm所以满足输送最大块度要求.槽形托辊带上物料堆积截面，如图所表示：A1=[L3+(b-L3)cosλ]2=[0.38+﹙0.85-0.38﹚×cos350]2=0.0351A2=[L3+cosλ][sinλ]=[0.38+×cos350][sin350]=0.0768

A=A1+A2=0.0351+0.0768=0.1119m2实际输送能力：Q1=3.6AVγk=3.6×0.1119×2.5×1000×0.95＝956t/hQ1＞Q，所以符合设计要求。煤矿胶带运输系统讲义课件第15页槽形托辊带上物料堆积截面表2槽角、动堆积角、带宽关系表3：不一样带宽推荐输送物料最大粒度动堆积角普通为安息角50%~75%，L3普通取0.38b~0.40b表4带宽B、带速V与输送能力Q关系输送能力是按水平运输、动堆积角θ=200、托辊槽角λ=350时计算。煤矿胶带运输系统讲义课件第16页第二章煤矿胶带输送机选型2.1煤矿胶带输送机结构3.带式输送机所需传动功率1).驱动滚筒所需轴功率

NA=

=

=179KW2).电动机所需功率

N=

=

=

=199KW式中：ηm-传动效率。普通取0.85~0.95因为实际所选电动机要增加1.15-1.20富裕系数，所以，选择三台台132kw电机就能够满足要求煤矿胶带运输系统讲义课件第17页第三章煤矿胶带控制系统3.1胶带控制系统综述皮带集控系统由运输皮带机、给煤机等基本设备组成，利用控制设备、通讯模块、打滑、堆料、超温、烟雾、纵撕、速度、跑偏、煤位等保护，到达皮带机集中控制与监测系统要求。系统采取多台PLC组成数据传输网络，到达不一样规模控制，完成系统内皮带，给煤机全工作过程监控、监测，组成一个完善监控系统。

开启设备前由集控台发预告信号，预告30秒后，若现场均满足集控自动开启条件，设备按次序自动开启。现场信号箱设起/停车按钮，现场可随时停车。若设备由集控开启，控制系统接到现场停车停号后，可作急停处理，实施故障停车操作。控制方式分集控自动/集控手动/就地，三种方式可转换。正常生产时，使用集控自动方式，设备按工艺要求次序和流程由中央控制台自动启停；集控手动时，可在中央控制台操作各设备，无闭锁和联动关系；就地时，在现场操作。实现胶带机运输系统集中监控，实时监控设备状态和运行参数，并显示数据曲线，对主要信息在硬盘统计。对设备故障和工艺参数异常实时报警，并进行声光提醒。普通故障只报警，现场非正常停车或严重故障时，故障设备及其上游设备紧急停车，下游设备顺煤流延时闭锁停车。煤矿胶带运输系统讲义课件第18页第三章煤矿胶带控制系统3.2胶带自动控制基本要求

1、次序自动起动要求自动，而且还要有一定次序。这个次序是按煤流方向而定。在运输机线起动过程中，为使转载点不致积煤，普通应按逆煤流方向次序自动起动。顺槽中运输机线就是按照这种方式起动。也有运输机线，如斜井提升运输机，设备容量角大，台数较多，机线较长，为了缩短起动时间，节约电耗，还要求顺煤流方向次序自动起动。

2、起动延时在起动开始几秒钟内，运输机拖动电机起动电流很大（普通为电动机额定电流5-7倍），假如运输机线上若干台运输机同时起动，则电流过大，将引发电源总开关因过电流而跳闸，或电网电压急剧下降，使运输机不能正常起动运行。

为了防止这种不正常现象，要求运输机线上运输机，逐台相互间隔一定时间起动，也就是前一台运输机起动电流过去之后，这台运输机再起动。这个时间间隔，就叫做起动延时。

起动延时时间，与运输机拖动电机容量由关。普通来说，电机容量越大，起动延时时间要求越长。依据运行经验，运输机起动延时能到达以下范围，就已经可靠：32千瓦胶带输送机：大于3秒75千瓦以上胶带输送机：大于5秒煤矿胶带运输系统讲义课件第19页第三章煤矿胶带控制系统3.2胶带自动控制基本要求3、设有故障保护系统

在运输机线起动或运行过程中，如某台运输机运动机构发生故障停顿运动，发生故障运输机及后边向它给煤全部运输机及时自动停顿运转。4、完善信号系统（1）起动预告：运输机先动之前，沿运输机全线能发出开启预告信号，提醒运输机附近人员注意安全。（2）双向联络：在停车期间或运行期间，运输机线操纵人员与运输机线上维护人员双方能相互用信号进行工作联络。（3）事故自动报警：在运行期间，如运输机线某台运输机因故障而停顿运行，应能马上自动发出事故警报信号，通知操纵人员和维护人员，方便及时进行处理，缩短停产时间。（4）运行状态监视：在开启和运行过程中，运输机线操纵人员经过监视信号，能够了解运输机开启和运行是否正常；发生故障时，能够判断故障发生在哪一台运输机上。除运行状态监视信号外，其余三种信号最好用音响信号。（5）自动控制与就地操作能相互转换检修运输机后自动控制装置发生故障而一时又处理不完时，运输机线应能较方便地由自动控制专为就地操作。（6）运输机线能够紧急停车。如维护人员在运输机线上发觉某台运输机起动或运行不正常，他们能够马上就地停顿该台运输机或全线运输机运行。（7）全部装置应符合安全要求。实现运输机线自动控制所采取元件及其它装置，应符合煤矿保安规程相关要求。煤矿胶带运输系统讲义课件第20页第三章煤矿胶带控制系统3.3皮带控制系统控制功效

一、起动流程

1、顺煤流开机；在胶带机空载情况下，按照煤流次序由首设备端或故障机端向尾设备端开机。其开机过程为本条胶带机接收到上游胶带机发出开机指令后，延迟略小于上游整条胶带运行时间后开机，同时对下游胶带机发出开机指令。这种方式能够防止队列中多数胶带机电机长时间空转，到达节能目标。

2、逆煤流开机；在胶带机重载情况下，按照逆煤流次序由尾设备端或故障机端向首设备端开机。其开机过程为本条胶带机接收到下游胶带机发出开机指令后，延迟一个固定时间间隔后开机(防止多台电机同时开启，对电网电压过分冲击)，同时对上游胶带机发出开机指令。这是传统皮带机开启方式。胶带机开机前应联动皮带机制动器，使胶带机解除制动。

煤矿胶带运输系统讲义课件第21页第三章煤矿胶带控制系统3.3皮带控制系统控制功效

二、停机流程

1、顺煤流停机；正常情况下，按照煤流次序由首设备端向尾设备端逐台延时停机；故障情况下，按照煤流次序，由故障机设备下游胶带机开始向尾设备端逐台延时停机，尽可能确保多数设备空载停机。2、逆煤流急停机；用于故障状态下一个急停机方式，按逆煤流次序，由故障机设备上游胶带机逐台传递停机信号向首设备端马上停机。胶带机停机后应联动胶带机制动器，使皮带机制动。三、胶带运输机之间联锁每条胶带机运行或停顿状态要能够通知其上游胶带和下游胶带，并能够与之实现联锁。

煤矿胶带运输系统讲义课件第22页第三章煤矿胶带控制系统3.3皮带控制系统控制功效

四、胶带运输机与从属设备之间联锁

胶带输送线应与从属设备之间联锁，不一样胶带输送线含有不一样从属设备，要依据实际情况详细考虑。比如胶带机开启前和胶带机停顿后，应与胶带机制动器联动，使胶带机解除制动或使胶带机制动。监控系统要能够对这些从属设备进行控制。

五、胶带运输线运行故障联锁及其处理1、胶带跑偏2、电机电流异常电流应划分为3个等级：正常范围、报警范围、危险范围

煤矿胶带运输系统讲义课件第23页第三章煤矿胶带控制系统3.3皮带控制系统控制功效3、胶带打滑4胶带速度异常胶带速度应划分为3个等级：正常范围、报警范围、危险范围(1)当胶带速度处于报警范围时驱动警铃，打开警灯皮带速度连续长时间处于报警范围时①停本机：②驱动警铃，打开警灯煤矿胶带运输系统讲义课件第24页第三章煤矿胶带控制系统3.3皮带控制系统控制功效(2)当胶带速度处于危险范围时①停本机：②驱动警铃，打开警灯8、滚筒温度过高滚筒温度过高①停本机：②驱动警铃，打开警灯；9、胶带运输线出现烟雾胶带运输线出现烟①停本机；②驱动警铃，打开警灯，开启自动洒水装置煤矿胶带运输系统讲义课件第25页第三章煤矿胶带控制系统3.3皮带控制系统控制功效10、堆煤

带堆煤①停本机：②驱动警铃，打开警灯；11、急停开关动作急停开关动作①停本机；②驱动警铃，打开警灯。3.4软开启当前对带式输送机实现可控开启有各种方式，各种软开启装置总体上能够分为机械、机电一体化和电气软开启装置三大类。电机调速开启可用绕线式感应电动机转子串电阻调速、直流电机调速、变频调速即可控硅调压调速等各种方式。机械调速装置有调速型液力耦合器、CST可控开启传输及液体粘滞可控离合器三种。本设计软开启装置（变频驱动）使用特点做以下介绍。煤矿胶带运输系统讲义课件第26页第三章煤矿胶带控制系统3.4软开启

变频驱动系统使用在大型带式输送机交流变频系统，由三绕组变压器，电压源，中压变频器，三相异步电动机及相关部件等组成。变频器由一个三绕组变压器供电，其次级2个绕组间有30°相位角，从而大幅度降低对电网谐波干扰。使用在长距离带式输送机中压变频调速驱动系统，应用于带式输送机恒转矩负载调速驱动过程中。在轻载及重载工况下，均能有效控制输送带输送机柔性负载软开启、软停车，能实现驱动之间功率平衡，并能提供可调验带速度。由此降低直接起动快速停车过程对机械和电气系统冲击，防止撒料与叠带，输送带输送机动态张力波可能对输送带和机械设备设备造成危害，延长输送机使用寿命，同时在多电机驱动带式输送机系统中能够平衡各个电机输出功率，控制精度高，波动范围小。下列图2.1为变频驱动系统与带式输送机示意图。图2.1变频驱动系统示意图煤矿胶带运输系统讲义课件第27页第三章煤矿胶带控制系统3.4软开启

变频软开启是由交流异步电动机变频调速发展而来。在一定程度上，变频软开启能够看做交流电机变频调速一个功效。因为对煤矿带式输送机来讲，其对开启方面要求比普通机械高得多，其开启平稳、可靠性与快速性对企业安全生产有着主要意义。变频软开启器原理框图以下列图2.2所表示，经过变频软开启器控制单元，能够实现判断决议，正常运行时转速调整、皮带机平稳制动、紧急制动、多电机驱动功率平衡调整、节能调整等方面功效。同时控制单元还含有断带、堆煤、烟雾、打滑、温度等保护功效。图2.2变频软开启原理框图煤矿胶带运输系统讲义课件第28页第四章煤矿胶带机保护4.1跑偏、划伤及纵向撕裂保护

本设计中胶带撕裂和跑偏保护选取传感器是GVD1200（原型号KGV-1型）撕裂传感器GEJ15/30（D）矿用本质安全型跑偏传感器

1跑偏检测胶带运输机运行时胶带跑偏是最常见故障，胶带跑偏轻则造成撤料、胶带磨损;重则因为胶带与机架猛烈摩擦引发皮带软化、烧焦甚至引发火灾，造成整个生产线停产，因而，正确地处理好皮带跑偏关系到整个生产系统正常运转。

胶带跑偏原因：安装时引发胶带跑偏——胶带机安装质量好坏对皮带跑偏影响最大，由安装误差引发皮带跑偏最难处理，安装误差主要是:

(1)输送带接头不平直。造成皮带两边张力不均匀，胶带一直往张紧力大一边跑偏。(2)机架歪斜。机架歪斜包含机架中心线歪斜和机架两边高低倾斜，这两种情况都会造成严重跑偏，而且极难调整。(3)导料槽两侧橡胶板压力不均匀。因为橡胶板压力不均匀，造成胶带两边运行阻力不一致，引发胶带跑偏。

此次设计中胶带机用到传感器有：温度传感器，堆煤传感器，速度传感器，烟雾传感器，防撕裂和跑偏传感器煤矿胶带运输系统讲义课件第29页第四章煤矿胶带机保护4.1跑偏、划伤及纵向撕裂保护

2运行中引发皮带跑偏：

(1)滚筒、托辊粘料引发跑偏。胶带机在运行一段时间后，因为矿料有含有一定粘性，部分矿粉会粘沾在滚筒和托辊上，使得滚筒或托辊局部筒径变大，引发胶带两侧张紧力不均匀，造成胶带跑偏。

(2)胶带松弛引发跑偏。调整好胶带在运行一段时间后，因为胶带拉伸产生永久变形或老化，会使胶带张紧力下降，造成胶带松弛，引发胶带跑偏。

(3)矿料分布不均匀引发跑偏。假如胶带空转时偏，重负荷运转就跑偏，说明矿料在胶带两边分布不均匀。矿料分布不均主要是矿料下落方向和位置不正确引发，假如矿料偏到左侧，则胶带向右跑偏，反之亦然。

(4)运行中振动引发跑偏。胶带机在运行时机械振动是不可防止，在胶带运行速度越快时，振动越大，造成胶带跑偏也越大。在皮带机中，托辊径向跳动引发振动对皮带跑偏影响最大。

跑偏开关主要用于检测实际运行中带式输送机偏移状态来发出信号，实现带式输送机跑偏后自动报警和自动停机功效;来预防因输送机偏移倾斜使物料撒落。防跑偏传感器在胶带两侧成对使用，分别安装于胶带机机头、机身、机尾易于跑偏处。防跑偏滚动导杆利用本身固定架固定在胶带机架两侧，且距离槽形托辊外沿50-100mm范围内。跑偏开关含有两级动作功效，一级动作用于报警，二级动作用于停机。煤矿胶带运输系统讲义课件第30页第四章煤矿胶带机保护4.1跑偏、划伤及纵向撕裂保护

（1）轻微偏移报警:当输送机在运行过程中发生轻微偏移时，则开关输出一级报警信号。

（2）严重偏移报警:当输送机在运行过程中发生严重偏移时，则开关输出二级停机信号。

跑偏开关由立辊、复位手柄(调偏再开启)、凸轮及行程开关等组成(见图5.1)。利用带式输送机跑偏时横向位移触碰到开关立辊，使立辊产生偏转，然后以立辊偏转角确定胶带跑偏量。当立辊偏转角到达12°时，一级开关动作并输出轻跑偏报警信号;当立辊偏转角到达30°时，二级开关动作并输出重跑偏停机信号。煤矿胶带运输系统讲义课件第31页第四章煤矿胶带机保护4.1跑偏、划伤及纵向撕裂保护

3、划伤及纵向撕裂检测

在运输线上，物料从溜槽落下，其尖锐部分往往扎透皮带，当运输线继续运行时，皮带从扎透处沿纵向依次被撕裂，成为引发大事故原因。等到皮带损伤到不能修理程度，就得换胶带，使运输线不得不停运，造成很大损失。那么怎样来检测皮带纵向撕裂事故，防止更大事故以及停产发生呢?当前主要使采取纵向撕裂探测器来检测。纵向撕裂检测器采取拦索式方法，拦索经过滑板与开关连接，使开关伴随拦索牵移而输出停机信号。撕裂检测器在正常状态下拦索使开关触发机构处于正常状态，当异物刺穿胶带机表面并触及到拦索时，并带动拦索，使拦索产生位移造成触发机构动作输出撕裂停机信号。撕裂传感器应安装在受料段胶带下缓冲托辊之间，控制箱应就近安装在附近机架上;调整滑板和索杆使拦索距胶带下表面20-30mm，再调整调线器使拦索张紧，且开关也处于动作状态即可。新安装撕裂传感器应每隔5日按上述方法重新调整2～4次，以消除因拦索伸缩而引发误差值。煤矿胶带运输系统讲义课件第32页第四章煤矿胶带机保护4.2温度传感器

本设计中温度保护选取传感器是：GWP100（D）矿用本质安全型温度传感器。该传感器采取热电偶式传感器，热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不一样成份导体两端连接成回路，如两连接端温度不一样，则在回路内产生热电流物理现象。热电偶传感器优点：测量精度高,测量范围广,结构简单，使用方便.温度传感器安装：温度保护主要检测滚筒或其它驱动设备运行中产生过高温度。温度传感器利用温度保护本身固定架，固定在驱动滚筒两侧机架上，传感器必须布置在驱动滚筒与胶带分离处或驱动滚筒内部。温度传感器安设在其它驱动设备发烧部位。4.3堆煤传感器

选取BFW-I型堆煤传感器。BFW-I当煤位增高时，接触到下垂球时，传感器输出保护信号，“满煤”指示灯亮，经延时检测后，若不能恢复正常，集控主机对胶带保护停车，实现堆煤保护。煤在带尾给煤口堆积，使胶带负荷增大，并堵塞给煤口，且会造成煤散落，当出堆煤情况时，会使堆煤开关闭合，触点动作产生一个输入信号，使系统做出反应。煤矿胶带运输系统讲义课件第33页第四章煤矿胶带机保护4.3堆煤传感器

本系统选取BFW-1料流检测装置，主要用于胶带机输送物料检测，并能够发出有载运行信号，若皮带宽且速度快时采取门式支架安装，若胶带窄且速度低时采取单臂式支架；而且采取链球与煤料接触，降低了煤对检测器直接冲击，延长了使用寿命。

堆煤传感器安装：堆煤传感器安装高度应在低于机头下胶带200mm水平以下，其平面位置应在煤仓口范围之内。搭接胶带堆煤保护传感器安装高度应在后部胶带机机头卸载滚筒轴线水平以下，其平面位置在前部胶带机煤流方向上。煤矿胶带运输系统讲义课件第34页第四章煤矿胶带机保护4.4速度传感器

本设计中速度保护选取GSG-4本安型速度传感器对皮带速度进行监测GSG-4本安型速度传感器是光电式速度传感器。光电式速度传感器利用光电投射式原理，投射式光电转速传感器读数盘和测量盘有间隔相同缝隙。测量盘随被测物体转动，每转过一条缝隙，从光源投射到光敏元件（光电式传感器）上光线产生一次明暗改变,光敏元件即输出电流脉冲信号。速度传感器安装:将摩擦滚轮安装在上胶带下方或下皮带上方或直接安装在从动滚轮上。4.5烟雾传感器

烟雾传感器普通分为光散射式烟雾传感器、离子感烟传感器和透光式烟度计。本系统采取KGQ-1型烟雾传感器。KGQ-1对因摩擦发烧或其它原因产生烟雾进行检测。当有少许烟雾时进入烟室时，红灯闪亮，显示烟雾故障，集控主机对皮带保护停车，实现烟雾保护。 KGQ-1型感烟开关用于煤矿井下有瓦斯和煤尘爆炸危险及火灾危险场所，能对烟雾进行就地监测、遥测和集中监视，输出标准开关信号。含有抗腐蚀能力强敏感元件、高灵敏度检测电路、结构简单防尘机构，还含有功耗小、成本低、管理维护简便等特点。对火灾早期各类燃烧物质阻燃阶段产生不可见及可见烟雾，检测稳定可靠，且能有效地预防粉尘干扰所引发非火灾误报警。烟雾传感器安装：烟雾保护传感器应布置在驱动装置上方5m内下风口，距驱动滚筒1米内距离。煤矿胶带运输系统讲义课件第35页第五章胶带PLC控制系统设计5.1PLC硬件系统设计在整个系统设计过程中，除了现场已经有设备之外，还需要对应就地控制箱等现场设备，另外，还需要为现场设备提供对应保护设备。为实现集中监控要求，完成实时数据采集、自动控制和上位监控功效，将监控系统分成两大部分：下层过程控制级，上层监控管理级。煤矿胶带运输系统讲义课件第36页第五章胶带PLC控制系统设计5.1PLC硬件系统设计5.1.1控制系统I/O点数确定煤矿胶带运输系统讲义课件第37页第五章胶带PLC控制系统设计5.1PLC硬件系统设计5.1.2PLC硬件配置依据控制系统要求及I/O点数估算系统PLC选取SIEMENS企业S7-300。表3.3.2PLC配置清单煤矿胶带运输系统讲义课件第38页第五章胶带PLC控制系统设计5.1PLC硬件系统设计5.1.2PLC硬件配置

（1）CPUS7-300[21][22][27]CPU模块类型各种多样，有CPU312IFM、CPU313、CPU314、CPU314IFM、CPU315/315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP等8种不一样中央处理单元可供选择。CPU312IFM、CPU314IFM是带有集成数字和模拟输入/输出紧凑型CPU，用于要求快速响应并含有许多特殊功效装置。CPU313、CPU314、CPU315模块不带集成I/O端口，其存放容量、指令执行速度、可扩展点数、计数器/定时器数量、软件块数量等随序号递增而增加[13]。315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP都含有现场总线扩展功效。所以我们考虑系统以后扩展，可选择带总线扩展功效CPU，考虑它们性价比，最终我们选取315-2DP。CPU315-2DP是含有中到大容量程序存放器和PROFIBUS-DP主/从接口CPU，它用于包含分布式及集中式I/O任务中。CPU315-2DP含有48KBRAM，内置80KB装载存放器（RAM），可用存放器卡扩充装载存放器，最大容量为512KB，指令执行速度为0.1ms/1000条，最大可扩展1024点数字量或128个模拟量通道，其它特征与CPU314相同。CPU315-2DP是带现场总线（PROFIBUS）SINECL2-DP接口CPU模块，其它特征与CPU315模块相同。煤矿胶带运输系统讲义课件第39页第五章胶带PLC控制系统设计5.1PLC硬件系统设计5.1.2PLC硬件配置

（2）电源框架PS307是西门子S7-300专配24V直流电源，这一系统共有2A、5A、10A三种不一样额定输出电流电源，其工作原理和备用参数均相同。在这个系统中，选择PS3075A电源，它安装在导轨1号槽，在CPU左侧，用电源连接线连接到CPU上面。

PS3075A负载电源模块连接单相交流系统，将120或是220伏交流电压变为24伏直流工作电压。含有防短路和开路保护功效。一个带有保护罩开关可用来选择120伏或220伏交流线电压。安装一小型断路器，以保护电源模块电源进线电缆，断路器指标应是：220VAC时额定电流是10A，跳闸特征为C类。当输出正常额定电压24V时，绿色LED灯亮；当输出电途经载时，则LED灯闪烁，输出电流长久在5到6.5A之间时，输出电压下降，缩短电源使用寿命，当输出电流超出6.5A时，电压跌落，过后能够自动恢复；当输出短路时，则LED灯暗下来，输出电压为0V，短路故障排除后，电压能够自动恢复；当一次侧低电压时，LED灯暗下，电源自动切断，电压自动恢复；当一次侧发生过压时，LED灯熄灭，电源可能会被彻底毁坏。电源输入功率为138W，效率是87%，功率消耗为18W，输出电压额定值是24VDC，允许误差是24V×5%，上升时间最大为2.5S。PS3072A输人功率是58W，效率是83%[22]。煤矿胶带运输系统讲义课件第40页第五章胶带PLC控制系统设计5.1PLC硬件系统设计5.1.2PLC硬件配置

（3）数字量输入模块依据计算，系统数字量输入点数为23，为了系统留有余量，选取SM321数字量输入模块。该模块含有32点输入，电气隔离为16组，额定输入电压24VDC，适合用于开关及2-/3-/4线靠近开关。图3.3.2SM321接线图及方框图煤矿胶带运输系统讲义课件第41页第五章胶带PLC控制系统设计5.1PLC硬件系统设计5.1.2PLC硬件配置

（5）模拟量输入模块模拟量输入模块SM331输入测量范围很宽，它能够直接输入电压、电流、电阻、热电偶等信号，依据型号不一样，各模拟量输入范围数字化表示以及数字量与不一样模拟输出范围间对应能够从技术手册中查到。模块与S7-300CPU及负载电压之间是光电隔离。SM331主要是由A/D转换部件、模拟切换开关、赔偿电路、恒流源、光电隔离部件、逻辑电路等组成。A/D转换部件是模块关键，其转换原理采取积分方法，积分时间直接影响到A/D转换时间和A/D转换精度。全部模拟量输入通道共用一个转换部件，经过转换开关，将各通道按次序一个个转换。输入模块循环时间是指这一通道开始转换模拟量输入值到下次开始转换时间，它是模块中全部活动输入通道转换时间总和。所以为了缩短循环时间，应该使用S7组态工具屏蔽不用模拟量通道，使其不占用循环时间。图3.3.4SM331接线图及方框图煤矿胶带运输系统讲义课件第42页第五章胶带PLC控制系统设计5.1PLC硬件系统设计5.1.2PLC硬件配置

（6）模拟量输出模块模拟量输出模块选取SM332，该模块为8输入通道，可将输出通道编程为电压或电流输出。图3.3.5SM332接线图及方框图煤矿胶带运输系统讲义课件第43页第五章胶带PLC控制系统设计5.2PLC皮带控制系统软件设计5.2.1控制系统程序及工作方式

S7-300运行程序有两种，操作系统程序和用户程序。操作系统是固化在CPU中程序，提供了一套系统运行和调度机制；用户程序是用户自己编制程序。S7用户程序是结构化用户程序，它主要由开启程序、主程序和各种终端响应程序等不一样程序模块组成。控制系统软件流程图以下：图4.1.1系统流程图

控制系统有三种工作方式：集控自动、集控手动和就地控制[22]。集控自动方式下，胶带机和给煤机依据生产工艺流程预先编制程序来集中控制启停，各种保护均投入；集控手动方式下，胶带机和给煤机也采取手动按钮经过PLC分别控制启停，不过保护可依据需要有选择进行投入，各故障投入选择可在显示器内进行控制；就地控制方式下，胶带机和给煤机由操作员控制手动按钮经过PLC分别控制它们启停，保护也均投入。此时，其它控制方式闭锁，这也是按照现场情况优先考虑结果，此时单条胶带闭锁运行，与其它胶带之间没有联锁关系。煤矿胶带运输系统讲义课件第44页第五章胶带PLC控制系统设计5.2PLC皮带控制系统软件设计5．2.2控制方式选择

我们经过控制台三位置选择开关来选择系统工作方式，任何时候只能处于一个工作方式。胶带和给煤机在运行时候，工作方式不可改变。在触摸平屏上能够由显示灯来表示系统当前工作方式。监控系统是对单条胶带和与其配正确給煤机进行监控，集控方式下，按下显示器上开启/停顿控制按钮，允许胶带开启或停顿。若是多胶皮带集中控制，开启允许信号能够由逆煤流前一条皮带开启一段时间后给出，停顿信号能够由顺煤流前一条皮带停顿一段时间后给出，时间设定与胶带运行速度相关，以胶带上煤流全部卸载完成为最正确。下面我们以工作方式选择和就地方式启停为例进行程序说明。（1）工作方式选择程序段1：工作方式选择。I0.0、I0.1、I0.2分别是集控方式、就地方式、检修方式信号，当在任一个工作方式下发出CST开启信号Q0.2后，不能再选择其它工作方式。M0.7、M0.6、M0.5分别是三种方式下自保信号，起自保作用。煤矿胶带运输系统讲义课件第45页第五章胶带PLC控制系统设计5.2PLC皮带控制系统软件设计5．2.2控制方式选择（2）就地方式启停控制程序段1：I0.3是CST开启按钮，I0.4是CST停顿按钮，M4.0是故障急停信号。有任何故障发出急停指令时不允许开启CST。。程序段2：开启报警信号。当M0.4闭合时，脉冲定时器T9开始计时，发出30S报警指令Q0.0。同时开启接通延时定时器T10。程序段3：当30S延时预警成功后，向CST正式发出CST开启指令Q0.2。I1.2、I1.3、I1.4分别是1#、2#、3#电机运行返回信号，起自保作用。Q1.0是操作台CST运行指示灯，PLC_D02是触摸屏CST开启指示灯。煤矿胶带运输系统讲义课件第46页第五章胶带PLC控制系统设计5.2PLC皮带控制系统软件设计5．2.2控制方式选择程序段4：给煤机开启控制。I4.0是给煤机手动开启按钮信号，I4.2是给煤机运行返回信号。Q4.0是给煤机开启信号，Q1.1是给煤机开启指示灯。程序段5：给煤机停顿控制。I4.1是给煤机手动停顿按钮信号，Q4.1是给煤机停顿信号。就地工作方式下，操作员经过控制台上手动按钮来控制胶带启停。控制台共设置了四个手动控制胶带运行按钮：CST开启按钮，CST停顿按钮，CST慢动按钮，CST急停按钮。在此工作方式下，只有CST开启按钮，CST停顿按钮，CST急停按钮有效。按下开启按钮后给PLC送入开启允许信号，按下停顿按钮给PLC送入停顿允许信号。检修工作方式下，我们也是经过操作台上手动按钮来控制胶带，不过检修状态下，我们要求胶带运行速度比较慢，CST工作在慢动状态下，只有按下慢动按钮，胶带才能够运行。开启允许信号发出后，依据现场环境和设备工艺需求，在开启运行皮带沿线发出预警声响，时间普通是30秒。只有在无故障开启情况下，预警才会成功。煤矿胶带运输系统讲义课件第47页第五章胶带PLC控制系统设计5.2PLC皮带控制系统软件设计5.2.3各种常见故障诊疗（1）1.模拟量数据处理程序段1：将采集到数值current_value转化为实数型，并存在b3中。。胶带在煤炭运输中主要角色，让煤矿无法忽略它运行情况，所以，有效监测故障，及时采取预防办法，防止重大事故发生，或者尽可能降低损失是非常必要。胶带常见故障有以下几个：跑偏、打滑、超速、断带、滚筒超温、张紧下滑、纵撕、烟雾、堆煤等，同时我们为了防止一些无法监测而又非常恶劣事