发布时间 : 星期五 文章基于PLC的煤矿皮带控制系统_毕业设计更新完毕开始阅读aca200ac68dc5022aaea998fcc22bcd126ff4224
带着火，引起重大火灾事故。采用阻燃输送带，驱动滚筒持续打滑也会冒烟污染空气。因此设置打滑保护装置，自动监视调整或停止。
在此设计中我们没有选用专门的打滑检测传感器，是通过检测皮带的速度，把皮带速度和滚筒速度做比较来实现的。理论上我们是将皮带的实际运行速度与滚筒实际速度作比较，但是实际上，在滚筒速度不容易获取的情况下，我们可让皮带实际速度与滚筒的额定转速比较，监测传动滚筒和输送带之间的线速度之差，当检测到输送机速度滑差率大于或等于8%时，立即发出声光报警：当测得输送机速度滑差率大于或等于8%和运行时间大于或等于20秒时使带式输送机与给煤机紧急停车，并发出声光报警；或当测得输送机速度滑差率大于或等于12%和运行时间大于或等于5秒时使带式输送机与给煤机紧急停车，并发出声光报警。 4）超速
当皮带负载忽然变轻或是皮带忽然断带时，皮带运行速度会马上升高。皮带一般正常运行速度是4.5m/s，如果速度太高，会对皮带旁边的矿工造成危险；同时若皮带旁边有锋锐的物体，可能会挂破皮带，造成重大事故。同上，我们在此设计中没有采用专门的超速传感器，通过皮带速度与设定值的比较，判定皮带是否超速运行。当皮带速度达到标准带速的105%时，发出声光报警并命令CST紧急停车，这里标准带速为4.5m/s。 5）断带
从大量的断带事故分析可知，带式输送机断带原因大概有以下几种: (a)齿轮减速器损坏，液力耦合器喷液或电动机逆转；
(b)输送带接头质量问题；
(c)运输中因其他东西卷入而引起运输载荷突然增加；
(d)启动和停车时应力变化大；
(e)输送带自身质量不过关，输送带服务年限过长，输送带长时间超负荷运输，日常维护不到位；
(f)物料分配不均，输送带跑偏。
为了防止由这些原因引起的断带事故，除了进行人为的检修和维护外，在输送机沿线上布置断带保护装置尤为重要。因为它可以避免突发事故，随时处于待命状态。在滚筒实际转速不能确定的情况下，我们通过检测皮带线速度与滚筒额定线速度差确定是否断带，当差值大于设定值时，发出断带信号，命令CST紧急停车，同时停给煤机，并发出声光报警。 6）堆煤传感器
当煤仓内有大煤块塞住煤仓漏口时，会使煤流阻在煤仓内，无法向皮带投放。由于煤仓特别大，如果没有人及时发现煤仓堆煤，煤在煤仓内会越堆越多，最后会迫使使用大量人力物力来挖除煤仓内阻塞的大量煤，同时将运输系统全部停下。这样不仅浪费时间降低工作效率，同时也费用大量人力物力，提高煤的生产成本。因此加入堆煤传感器，及时报警危险煤位，处理煤仓内阻塞的煤。
此设计中我们采用常州自动化研究所的物料探测传感器。KG1006系列物料
探测传感器包括KG1006A型和KG1006C型，适用于煤炭、冶金、化工、建材的功能行业恶劣环境，主要用途是监测料仓物料高度；检测输送机溜槽阻塞或转载点堆积。传感器可以延时动作，延时时间可调，避免由于大块物料撞击引起误动作。这里我们选用KG1006A型，输出触点容量是AC220V，1A，电阻性负载；延时时间0.4～60s可调，瞬间复位。堆煤传感器安装在带式输送机头部漏斗壁上，调节其固定位置，不要被煤流打到。 7）烟雾检测传感器
由于打滑摩擦等原因，皮带机滚筒升高到一定温度时，会使皮带燃着，因此我们在滚筒处设置烟雾传感器当烟雾浓度大于一定值时，发出报警信号。烟雾传感器采用金属镅的离子式探测器，其阴极和阳极之间为高电阻输出，一般大于101欧，输出电流只有10～11A左右，只有用高电阻的静电计才能测出。烟雾传感器由不锈钢的外壳构成，当烟雾进入不锈钢外壳时，收集极电压将从4.5V下降，下降程度随浓度大小而变化。
本设计我们采用常州自动化研究所的KGN1-1型烟雾传感器，如图2.1.4所示，它为矿用本质安全型，用于监测煤矿井下因机械磨擦、电缆发热、煤层自然等原因引起的火灾事故，输出0/5mA的开关量信号，红色LED电源指示，报警时闪烁，频率1Hz，同时我们开启撒水灭火装置。 8）拉线急停开关
当遇到紧急情况时，可以采用手动的拉线急停开关，如图2.1.5所示，使输送带紧急停车，避免发生重大事故。我们采用常州自动化研究所的KG9001A-C型编码式拉绳急停闭锁开关，可用作输送机沿线电缆接线盒，并具有故障位置识别电路，识别各种不同故障及故障发生的地点。沿输送机长度方向配置的跑偏、纵撕（或其它传感器）等保护装置和起动预告、打点联络用的信号器均可通过它们与监控系统连接。
图2.1.4 烟雾传感器图 2.1.5 拉线急停开关
9）红外温度传感器
由于滚筒和皮带的摩擦作用，当滚筒温度过高时，会使皮带燃着。因此，我
们要及时监测滚筒温度，当温度达到一定值时报警。温度传感器从使用上可分为接触式和非接触式两大类，接触式目前使用较为广泛，而非接触式测量是通过检测被测物体所发出的红外线，来达到测温的目的。根据课题项目的具体要求，被测对象是一直转动的滚筒表面，接触式温度传感器测量起来误差太大，响应时间太长，温度变化的传递完全依靠空气为介质进行热交换，因而采用接触式测量不适用于该次设计，为此，选用了RAYTEK非接触式红外热敏元件作为测温元件，温度传感器的输出信号为0～10V模拟量电压信号，测量范围为-32～535度。它具有响应速度快，测量精度高，安装维护简便等特点。我们将检测到的红外温度与设定值比较，当温度大于设定值时，则发出报警指令，同时启动洒水阀洒水降温。一般我们的设定值要根据考虑周边情况，如：皮带的制作材料，燃点等。 10） 定子温度检测
定子超温一般从电和磁两方面来讲。从电的方面来说，主要原因是(1)电机长时间过负荷；(2)线圈绕组中出现相间或匝间短路；(3)线圈绝缘层损伤；(4)内部放电；从磁的方面来说，主要原因是电磁磁耗、涡流损耗过大。
当定子温度过高时，会使绝缘层破坏，造成短路。我们监测定子温度是通过在定子绕组中放入PT100热敏电阻来实现的。当环境温度变化时，热敏电阻的阻值变化，输出电流也随着变化。在第三章模拟量模块选择及连线中，我们将介绍PT100的接线。定子温度的比较值设定与绕组的绝缘材料等有关。 11） 纵撕检测
钢线芯带式输送机以其强度高、运量大和运距长等优点，受到各企业的青睐，也得到越来越广泛的应用。它之所以强度高是因为其内部纵向布置了许多钢丝绳，但是在其宽度上，抗拉强度是很低的。因此正因为这一特点，使其容易发生纵向撕裂事故，而且一旦事故发生，就会造成非常重大的经济损失，即使能修补，也浪费很长的时间，给生产造成损失。
纵向撕裂，其原因是多方面的，主要有：一些料棒插入到输送带中；大块长型矸石掉到输送带上；机架上某些固定件挂住输送带；各种铁丝钩住输送带等。就发生纵撕的地点来看，大部分是在装载处，因此纵撕检测传感器一般放在装载点前10m处。
输送带纵撕事故如此严重，提出了多种检测和监视装置，主要介绍几种常见类型。由于输送带被撕裂后，表现特征各不相同，选用何种装置进行检测，要根据具体情况而定，一般要选用几种同时使用，以防范重大事故的发生。
1. 漏料检测器。
当输送带被撕裂后，物料会通过裂口掉到下面的托盘上，根据平衡原理，当物料重量克服平衡锤的重量，使装置绕支点转动，迫使限位开关动作（图2.1.6）。这种检测装置结构比较简单，检查方便，但是，只有物料落下后才可检测到，当裂口因为拉力重合到一起，物料无法落下时，就无法检测的到。
1—回空带；2—托盘；3—支点：4—平衡锤；5—承载带
图2.1.6 漏料检测器
2. 带宽检测器。
它是利用与输送带边缘相接触的检测辊或是利用超音波距离测量来检测输送带宽度。这就避免了上面漏料检测器的失误。当输送带宽度变小时，两个检测辊之间的距离变小，通过万向节把撕带的信息传递给开关，开关控制电动机停机。此外，带宽检测装置和时间继电器配合使用，当接受到信号后，等待一段时间再发出动作指令，以区分是输送带撕裂或是撕边。
3. 超声波检测器。
在输送带容易撕裂的地方的托辊之间安装能够产生超声波的波导管，使之产生超声波振荡，再通过检波器检波后发出。当输送带正常运行时，超声波送波、受波正常，发出正常信号；如果输送带撕裂，波导管因弯曲而破坏，这时送波和受波状态不同，发出输送带纵向撕裂信号，使输送机停机，避免输送带纵向撕裂事故继续扩大。
4. 振动检测器。
它的激振器是一个偏心圆盘，布置在两个承载托辊之间的输送带上的无载边。在输送带的另一边安装振动接收器，它通过自由回转的辊轮和输送带接触。带式输送机运转时，偏心激振器使输送带产生横向强迫振动，振动接收器受输送带振动的作用，发出信号并输入放大器。当输送带发生纵向撕裂时，振动接收器再受振动的作用，输出信号相应减弱，则放大器发出信号，继电器动作，带式输送机停机。
在本设计中，我们选择使用安徽宝龙的BJSBA-1型纵撕传感器，输出开关量信号。 2.1.3 CST软启动
带式输送机正向高速度、大运量、大功率、长运距方向发展，三相交流异步电动机以运行可靠、控制方便和价格低廉等因素被广泛应用于带式输送机。但由于电机启动性能和调速性能差、启动转矩小，与带式输送机直接相连启动，会增加皮带的张力[9]。输送带是具有粘弹性的弹性体，带式输送机系统可以认为是弹