1 引 言
矿山行业,采矿区往往距离矿石加工或堆放地很远,通常利用胶带传输机将矿石从采矿区送往加工或堆放地。老式的胶带传输方式,采用继电控制,人工操作,操作人员劳动强度大,运行效率低,且易引起操作失误,造成设备损坏,甚至人员伤亡。另外,远距离传输机胶带负荷较大,传输机使用的电动机功率也因此较大,特别是重载情况下起动过程对电网冲击很大,电压跌落严重,对机械设备和胶带的寿命也有很大损害。同时,由于胶带为弹性体,起停过程张力的变化将使胶带沿着纵向产生伸缩变化,并且沿着胶带传播,造成系统工作不稳定。
本文介绍的这种新型矿山胶带传送系统使用PLC控制器集中监控胶带各种工作状态,提高了系统运行效率,避免了操作失误引起的故障。由于系统采用了一种新型的起动装置—软起动控制器,有效地解决了起动冲击问题。
2 运行工况
完整的传输系统由8条传送胶带组成,设计
3 系统结构
根据系统运行工况,系统构成框图如图1所示。
物料流向如图中箭头所示,开车时应按照物料流向的反方向顺序起动各条胶带,停车应按照物料流向顺序停止各条胶带。按照错误的顺序操作,将造成压仓等严重事故,必须设置联锁:胶带运行过程中,有时会发生跑偏,纵撕,打滑等情况,必须予以保护CONTROL ENGINEERING China版权所有,这些工作都由PLC来完成。另外,3#胶带较长,相应载料量也较大,而且有大的下倾角度,因此,必须有可靠的刹车装置,系统为此配备了一套KJZ型动力制动装置和一套电磁抱阐装置。还有,为保证在故障或停电情况下可靠停车,避免“飞车”等严重事故,系统配备了后备电池,提供后备制动电流,PLC控制电路配备了UPS作为后备控制电源。
4 各部分主要功能 4.1 起动控制部分
如图1所示,整个系统中,3#胶带机和2#胶带机工况最为恶劣,控制部分也最为复杂,其余各胶带机控制部分与之相似控制工程网版权所有,工况相对要好控制工程网版权所有,因此,下面以3#胶带机控制部分为例详述系统各部分控制功能。
因胶带机为柔性系统,具有明显的动力学特征和动态响应过程,起动及停车过程将产生胶带张力的变化,并沿着胶带传播,形成张力波,且3#胶带长度较大,负载较重,总体呈大惯性负载,因此,不可控的起动和停车过程,将产生很大的加速度及冲击,直至造成机械设备损坏和胶带机寿命降低。而本系统使用的软起动装置可提供可控的起动加速过程。此装置使用单片机作为控制内核,程序中预置“S”型起动曲线,通过光编码器测速,电流互感器测电流,送入单片机,通过PID调节程序进行调节,实现电流、速度双闭环控制。控制胶带机按照“S”型曲线起动。如图2所示,胶带机起动过程实际上是一变加速过程,在胶带机起动时刻和起动完成时刻,胶带机的加速度都为0,而中间段CONTROL ENGINEERING China版权所有,胶带机以预先设置的加速度不断加速,加速度可控制在0.08m/s2以下,因此,可有效地抑制张力波及其有害传递。
4.2 动力制动部分
于3#胶带负载极重,而且有大的下倾角,为保证系统可靠停车和满足停车曲线,系统不仅配备一套慢动机械抱阐装置,还配备一套动力制动装置。该装置应用可控整流原理,向电机施加可控的直流电流来提供可控的制动力矩。由程序控制使胶带以反“S”曲线停止,从而消除胶带机的张力波影响。
4.3 故障制动部分
系统发生故障时,触发可控硅全导通CONTROL ENGINEERING China版权所有,提供最大制动电流