输送机电气控制系统的设计

季天云

(阳泉煤业(集团)和顺新大地煤业有限公司，山西 晋中 032700)

1 输送机电气控制系统的总体设计

输送机电气控制系统应用的主旨为提升输送机在综采工作面的工作效率和可靠性。

1.1 电气控制系统的组成

输送机电气控制系统是基于PLC控制器对工作面各类传感器所采集到数据进行分析后发出相应的指令并控制输送机做相应的动作，实现对输送机工作面状态的实时调整。输送机电气控制系统采用主从式结构，其中主站为主PLC控制器和上位机触摸品，从站为传感器保护装置和从PLC控制器。

主站主要对输送机进行实时监控和控制，一旦现场发生事故，要求将事故类型及时反映到上位机和相关操作台上；从站主要对基于各类传感器对输送机的运行状态进行保护和监测，使其运行状态满足《煤炭安全规程》的相关规定。

由于输送机电气控制系统工作面环境相对恶劣，为了避免电气控制系统主站和从站之间的通信被干扰，要求主站和从站的通信基于RS485实现，且从站系统中传感器的类型主要包括有温度、速度、堆煤、烟雾、跑偏等传感器。

1.2 输送机电气控制系统的设计要求

为实现对输送机实时工作状态包括工作环境、运行速度、轴承温度等参数的监测，要求输送机电气控制系统具有动态显示功能、联锁功能、故障保护功能等。

其中，动态显示功能为上位机能够实时显示输送机工作环境、运行速度、轴承温度以及是否出现打滑、跑偏等事故的信号；联锁功能为根据输送机的工作特征为其设定一定的启动顺序和停止顺序，要求输送机必须遵循启动或者停止顺序才能工作；故障保护功能为当输送机在工作中出现打滑、跑偏、堆煤等事故时，系统应及时作出相应的动作，阻止事故的进一步发生，并将故障信号显示于上位机为维修人员后续的维修工作做参考。

要求输送机电气控制系统满足如下要求：防爆要求、先进性要求、可靠性要求、兼容性要求、实时管理要求、故障保护要求。

2 输送机电气控制系统的硬件设计

输送机电气控制系统的硬件设计主要包括有主站硬件、从站硬件以及主站与从站的通讯方式的设计。

2.1 主站硬件的设计

主站硬件设计内容包括有对控制模块、电源模块以及显示模块的选型，还包含有主站硬件系统中电气控制柜的设计及硬件的连接。

2.1.1 相关模块的选型

鉴于综采工作面相对恶劣的工作环境，对其相关模块选型时的首要原则为其能够适应恶劣环境的工作需求，且具有较强的抗干扰性能。

针对控制模块而言，当前可应用于工业生产中的控制方式有继电器控制、单片机控制以及PLC控制。其中，以PLC控制模块的稳定性、可靠性最高。经对比各类PLC控制器后，该电气控制系统控制模块为KC02-MD矿用本安型PLC。

针对电源模块，首要选型原则为具备防爆功能，且所选型控制模块所需供电等级为12V。综合分析，所选电源模块的类型为防爆变压器PAK系列的相关产品。

针对显示模块，选用具有较强数据处理和传输能力的设备，且具备防爆功能。经市场调研，选用国产KC01工业矿用人体界面本安触摸屏真彩显示器一体机。

2.1.2 主站硬件的连接

主站硬件的连接主要分为供电系统的连接和PLC控制器输入/输出接口的连接。主站硬件的连接原理图如图1所示。

图1 主站硬件连接原理示意图

2.2 从站硬件的设计

2.2.1 从站相关硬件的选型

输送机电气控制系统从站的硬件主要包括有从站PLC控制器及其各类传感器。因此，从站硬件设计主要是完成从站PLC控制器及传感器的选型设计。

从站PLC控制器的选型要求与主站相似。因此，从站PLC控制器的选型结果为KC02-MD矿用本安型PLC。

传感器作为从站中的主要组成部分，其测量精度及可靠性直接据决定主站PLC控制器对输送机实时控制指令。

2.2.2 从站硬件的连接

从站与主站不同之处在于：从站主要对输送机工作环境情况、设备轴承温度、输送带速度等参数的实时监测，并将所监测到的数据传输通过RS485传输至主站；而主站主要是根据从站所采集到的信息得出相应的控制指令，以确保输送机在最佳工作状态下运行。因此，从站硬件连接设计中，除了从站PLC控制器与各类传感器的连接外，还包含有从站与主站的硬件连接。

完成了输送机电气控制系统从站和主站的硬件选型设计后，还需选用最佳通讯方式作为电气控制系统信息的传输路径。目前，普遍应用于工业生产中的通信协议主要有RS232和RS485通信方式。综合考虑综采工作面通讯距离远、环境恶劣以及干扰严重等因素，输送机电气控制系统选用RS485通信方式。

3 结语

输送机作为综采工作面的主要运输设备，其承担着工作面物料、设备与地面的运输任务。为提升输送机的运输效率，降低作业人员的劳动强度，提升输送机的安全性和可靠性，基于PLC设计一款电气控制系统，该电气控制系统采用主站、从站的设计理念，并结合综采工作面的生产情况及控制需求完成了主站、从站关键零件的选型设计，最后为该电气控制系统配置RS485通信协议，为综采工作面的高效生产奠定了扎实的基础。