皮帶機(jī)自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化探析

徐延慶

（河鋼集團(tuán)灤縣司家營鐵礦有限公司，河北 灤州 063700）

區(qū)別于其他設(shè)備的啟動模式，皮帶機(jī)的啟動過程需要技術(shù)人員按照正常的啟動順序進(jìn)行啟動，如果存在逆現(xiàn)象便會導(dǎo)致皮帶機(jī)自動停止。所以，當(dāng)皮帶機(jī)設(shè)備當(dāng)中的某條皮帶出現(xiàn)故障或者損壞，便會導(dǎo)致皮帶機(jī)整體設(shè)備停止工作。在實(shí)際生產(chǎn)的過程中，皮帶機(jī)主要是對貨物進(jìn)行運(yùn)輸。我國鐵礦企業(yè)的生產(chǎn)工作過程當(dāng)中，皮帶機(jī)設(shè)備的控制過程往往是應(yīng)用電氣控制系統(tǒng)，而傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)當(dāng)中則存在諸多不足和問題，嚴(yán)重限制了鐵礦生產(chǎn)企業(yè)的效率和發(fā)展。PLC自動控制技術(shù)是當(dāng)前高新科技的結(jié)合產(chǎn)物，將其應(yīng)用在皮帶機(jī)自動控制系統(tǒng)當(dāng)中，能夠有效解決該問題，需要相關(guān)技術(shù)部門對皮帶機(jī)自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化進(jìn)行進(jìn)一步的研究和完善[1]。

1 皮帶機(jī)自動控制系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，我國大部分的鐵礦單位皮帶機(jī)運(yùn)輸生產(chǎn)控制過程當(dāng)中仍舊在應(yīng)用電氣控制系統(tǒng)，該種傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)存在諸多弊端，例如穩(wěn)定性較差，控制效率較低，極易產(chǎn)生各類故障問題。應(yīng)用該種控制系統(tǒng)的皮帶機(jī)，一旦皮帶機(jī)的某個部件出現(xiàn)故障問題，或者啟動順序出現(xiàn)錯誤，便會立刻停止生產(chǎn)，需求技術(shù)人員的排查和檢修，而且其故障發(fā)生的具體位置與其具體原因定位難度較高，從而大大降低了生產(chǎn)效率。另外，傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)極易受到為電磁波信號的干擾，產(chǎn)生了各類的虛假信號，讓皮帶機(jī)無法正常開展生產(chǎn)工作。另外，在皮帶機(jī)設(shè)備啟動的過程中，極易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，便會導(dǎo)致皮帶機(jī)還沒有開始工作便停止了運(yùn)轉(zhuǎn)。在該中現(xiàn)象下，皮帶機(jī)控制系統(tǒng)的整改工作迫在眉睫，需要新興的科學(xué)技術(shù)對其進(jìn)行改革和優(yōu)化，從而保障鐵礦生產(chǎn)工作能夠順利開展，推動我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)進(jìn)步。

2 皮帶機(jī)自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化

PLC自動控制系統(tǒng)集合了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)以及智能化操控技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對皮帶機(jī)的自動控制工作，同時也能夠自動檢測皮帶機(jī)的故障原因和位置，大大提升了皮帶機(jī)生產(chǎn)過程當(dāng)中的抗干擾能力，運(yùn)行的可靠性以及運(yùn)行的安全性，將其應(yīng)用在鐵礦皮帶機(jī)設(shè)備生產(chǎn)的過程中，能夠大大降低現(xiàn)場施工人員的工作強(qiáng)度，有效促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)以往PLC自動控制系統(tǒng)的實(shí)踐結(jié)果可知，PLC自動控制系統(tǒng)在皮帶機(jī)當(dāng)中的應(yīng)用價值超乎想象，其實(shí)際操作過程技術(shù)要求較低，現(xiàn)已廣泛的應(yīng)用皮帶機(jī)設(shè)備控制系統(tǒng)改革的應(yīng)用過程當(dāng)中[2-4]。

2.1 對皮帶機(jī)改造后運(yùn)行的控制要求

在鐵礦工程生產(chǎn)過程當(dāng)中，企業(yè)的管理人員往往會將各個步驟分工要為清晰明確，其每個階段所應(yīng)用到的生產(chǎn)工藝也存在較大不同，所以在皮帶機(jī)應(yīng)用的過程中，不同工序的皮帶機(jī)肩負(fù)著不同的生產(chǎn)使命，技術(shù)人員將其控制系統(tǒng)分為兩個部分，分別是全部控制系統(tǒng)和后控制系統(tǒng)。在對皮帶機(jī)設(shè)備改造完畢以后，并要求皮帶機(jī)自動控制系統(tǒng)能夠在不同工序，進(jìn)行控制系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)作，前后步控制系統(tǒng)不能出現(xiàn)互相干擾的問題。因此，技術(shù)人員在進(jìn)行皮帶機(jī)設(shè)備啟動的過程中要按照相應(yīng)的順序進(jìn)行，如果發(fā)現(xiàn)順序錯亂問題，便會導(dǎo)致皮帶機(jī)設(shè)備停止運(yùn)行問題，大大降低了鐵礦生產(chǎn)效率。眾所周知，鐵礦生產(chǎn)工藝流程較為復(fù)雜和繁瑣，皮帶機(jī)設(shè)備在應(yīng)用自動控制系統(tǒng)之后，一旦某條皮帶出現(xiàn)故障問題，只會影響到前面的皮帶，并不會影響到后面的皮帶，同時自動控制系統(tǒng)的皮帶機(jī)不會出現(xiàn)跑偏問題，打滑問題以及拉繩問題。最后，PLC自動控制系統(tǒng)的皮帶機(jī)設(shè)備，能夠?qū)ψ陨淼墓收蠁栴}進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并及時對其問題進(jìn)行檢測和維修。

2.2 皮帶機(jī)的控制原理

2.2.1 PLC控制系統(tǒng)配置

通常情況下在鐵礦的碎礦車間，往往會應(yīng)用到大量的皮帶機(jī)設(shè)備，并且碎礦車間的生產(chǎn)線往往較長，技術(shù)人員針對該種現(xiàn)象，便會在控制室當(dāng)中設(shè)置控制主站，再結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備以及各類配件系統(tǒng)的分布狀況，設(shè)立了多個分站以及遠(yuǎn)程控制點(diǎn)，而不同站點(diǎn)之間則應(yīng)用dp線進(jìn)行連接，主站和分站之間采用通信光纜進(jìn)行交流，利用TCP/IP協(xié)議完成主站和上位機(jī)之間的通訊，從而大大提升了整個生產(chǎn)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

2.2.2 皮帶機(jī)主回路控制原理

通常情況下，電動機(jī)主要是采用的接觸式控制方式，而且設(shè)備的電流保護(hù)設(shè)備而是采用熱過載繼電器，實(shí)現(xiàn)了對皮帶的防護(hù)，并且每一臺運(yùn)動機(jī)都配備了相應(yīng)的液壓制動器，從而有效避免在停電的過程中皮帶機(jī)設(shè)備出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。PLC系統(tǒng)將接收整個皮帶設(shè)備生產(chǎn)線運(yùn)行過程當(dāng)中產(chǎn)生的各類信號，一旦出現(xiàn)各類故障問題，PLC系統(tǒng)對故障設(shè)備進(jìn)行命令下達(dá)，杜絕由于物料堆積過多導(dǎo)致的設(shè)備破壞問題。當(dāng)某條皮帶機(jī)出現(xiàn)故障時，該皮帶機(jī)相關(guān)的設(shè)備便會及時的停機(jī)，該皮帶機(jī)的物料便會由后續(xù)的皮帶機(jī)進(jìn)行輸送工作。

2.2.3 皮帶機(jī)控制回路原理

在應(yīng)用皮帶機(jī)設(shè)備生產(chǎn)的過程中，技術(shù)人員往往會應(yīng)用手動或者自動控制的方式對系統(tǒng)進(jìn)行操作。手動操作往往是在皮帶機(jī)周圍進(jìn)行操控，而自動集中控制，就需要技術(shù)人員在控制室的上位機(jī)上進(jìn)行操作。在手動操作的過程中，技術(shù)人員要先將轉(zhuǎn)換開關(guān)推到相關(guān)裝置當(dāng)中，然后依次按下啟動按鈕，便會開啟皮帶機(jī)設(shè)備。自動啟動的操作過程中，控制系統(tǒng)會自動發(fā)出警示，現(xiàn)場的操作人員便可迅速撤離現(xiàn)場，當(dāng)警示鈴響滿三分鐘后，第1級皮帶機(jī)運(yùn)費(fèi)率先啟動，而后移的皮帶機(jī)再根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序延時啟動，從而皮帶機(jī)實(shí)現(xiàn)了順序延時啟動工序。

在進(jìn)行皮帶機(jī)設(shè)備停止操作的過程中，技術(shù)人員只要在皮帶機(jī)設(shè)備旁邊按下停止按鈕，或者將轉(zhuǎn)換開關(guān)推動到停止區(qū)間，便可讓皮帶機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。而自動控制系統(tǒng)的操作方式則需要在計算機(jī)上將自動轉(zhuǎn)換開關(guān)調(diào)至零位，并可實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)停止運(yùn)行。自動控制系統(tǒng)的過程，往往是后一級皮帶先行停止，而前一級的皮帶機(jī)在短暫延時后也會自動停止，從而實(shí)現(xiàn)了逆序延時停止操作。

再進(jìn)行鐵礦生產(chǎn)的過程中，由于各種因素難免會進(jìn)行緊急停止。當(dāng)生產(chǎn)線需要進(jìn)行緊急中止的過程中，技術(shù)人員則要按下皮帶機(jī)上的緊急停止按鈕，便可讓皮帶機(jī)停轉(zhuǎn)，也可在控制室計算機(jī)上按下緊急停止按鈕，也可起到迅速停機(jī)的效果。自動控制系統(tǒng)的緊急按鈕在按下的第一時間內(nèi)便能及時停止運(yùn)轉(zhuǎn)，避免由于各類突發(fā)狀況對設(shè)備以及操作人員的損害?？茖W(xué)合理的應(yīng)用PLC編程系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備的多種控制方式。

2.2.4 多重保護(hù)

再進(jìn)行鐵礦生產(chǎn)皮帶機(jī)設(shè)備運(yùn)行的過程中，一旦出現(xiàn)突發(fā)狀況，不但可以應(yīng)用急停按鈕進(jìn)行迅速停止，也可應(yīng)用事故拉升開關(guān)實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)的迅速停狀。而自動控制系統(tǒng)能夠?qū)ζC(jī)運(yùn)行過程當(dāng)中跑偏問題進(jìn)行實(shí)施監(jiān)管，一旦跑偏系統(tǒng)便會自動發(fā)出報警信號，跑偏問題過于嚴(yán)重時，自動控制系統(tǒng)便可控制皮帶機(jī)自動停止的運(yùn)動。而皮帶機(jī)出現(xiàn)過載問題時，自動控制系統(tǒng)當(dāng)中的熱繼電器也能夠?qū)崿F(xiàn)停機(jī)保護(hù)功能。如圖1所示，自動控制系統(tǒng)硬件工作模式。

圖1 系統(tǒng)硬件圖

2.3 自動化集中控制系統(tǒng)

可編輯邏輯控制器被簡稱為PLC裝置，該設(shè)備在應(yīng)用的過程中是通過數(shù)字運(yùn)算的原理對操作系統(tǒng)進(jìn)行控制。該系統(tǒng)主要囊括了地面控制中心和井下的皮帶運(yùn)輸控制中心，從而會地面控制中心和井下控制中心的綜合操作，通常技術(shù)人員會應(yīng)用手動和自動兩種方式進(jìn)行控制。自動控制模式是借助控制中心的操作臺發(fā)出操作信號，而各個控制中心的控制器在接收到信號后便會根據(jù)指令進(jìn)行皮帶機(jī)設(shè)備的開機(jī)、運(yùn)行和關(guān)機(jī)工作。另外，自動控制系統(tǒng)還可對井下設(shè)備進(jìn)行動態(tài)化監(jiān)控，尤其是對電機(jī)功率、電機(jī)三相電流以及電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和監(jiān)控，并將監(jiān)控的數(shù)據(jù)信息及時反饋到中心控制臺，相關(guān)技術(shù)人員便可通過控制設(shè)備對皮帶機(jī)設(shè)備的時時運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行有效監(jiān)管，一旦出現(xiàn)各類故障問題，并可及時處理，保障生產(chǎn)過程的安全性。手動操控便可對自動控制系統(tǒng)進(jìn)行輔助工作，當(dāng)自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，就需要技術(shù)人員對設(shè)備進(jìn)行手動操作，從而應(yīng)對各類突發(fā)狀況。

3 總結(jié)

綜上所述，傳統(tǒng)的鐵礦生產(chǎn)皮帶機(jī)電氣控制系統(tǒng)存在著較為嚴(yán)重的不足和缺陷，大大降低了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全性。目前，我國越來越多的鐵礦生產(chǎn)設(shè)企業(yè)應(yīng)用PLC自動控制技術(shù)，能夠有效解決傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)當(dāng)中的問題和缺陷，并且有效提升皮帶機(jī)設(shè)備自動控制的安全性和穩(wěn)定性，大大降低了操作人員的勞動強(qiáng)度和監(jiān)管強(qiáng)度，提升了生產(chǎn)效率，后續(xù)的故障檢測工作和監(jiān)控工作也能依靠自動控制系統(tǒng)開展，有利于鐵礦行業(yè)的良性發(fā)展。