带式输送机变频控制系统设计及应用

带式输送机变频控制系统设计及应用

陈浩

神东煤炭上湾煤矿  内蒙古鄂尔多斯  010300

摘要: 带式输送机是将原煤从采掘作业面运输到地面的主要设备，受到运输距离、巷道倾角以及巷道布置等因素制约，煤炭运输需要通过多条带式输送机搭接方式实现。为满足井下运输需要，带式输送机装机功率普遍偏高同时设备多采用恒速运行方式，带式输送机长时间、重载运行存在能耗大、运输成本高以及效率低等问题。同时随着变压控制技术不断发展，变频器在煤矿井下应用更为普遍，将变频器应用到带式输送机上实现软启动，降低启动过程中对供电系统以及带式输送机设备的电气及机械冲击，并实现“空载停车、轻载低速、重载高度”运输。为进一步提高带式输送机工作效率、降低设备运行能耗，本文主要就带式输送机变频控制系统设计及应用进行了分析。

关键词：带式输送机；变频控制系统；设计

引言

带式输送机是进行物料输送的重要设备，具有结构简单、运输稳定的特点，在码头、煤矿等行业具有广泛的应用，特别是在煤矿矿井的物料输送中，带式输送机更是占据了主要的位置。在煤炭的输送中，带式输送机受到环境及矿井地形的影响作用较小，方便进行煤炭的输送。在煤矿矿井的开采过程中，消耗了大量的电能，特别是带式输送机在非满载的状态下进行输送时，造成了较大的能量浪费，同时恒速运行的带式输送机长期的运行会造成设备的磨损，减少了设备的使用寿命，间接增加了煤矿的生产成本。随着控制技术的发展，针对带式输送机的运行状态搭建智能化的调速控制系统对提高带式输送机的使用寿命，降低矿井的生产成本具有重要的意义。

1变频控制优势

变频控制可设定带式输送机启动时间和皮带运行速度，避免皮带直接启动对机械冲击；调节可变速给带式输送机检修和皮带更换提供便利的条件，同时根据输送煤量情况调整运行状态，有效地降能减耗。变频调速是随着科技的发展而产生的新技术，因此，变频控制与带式输送机相比有比较突出的优势，主要有以下5 个方面：一是弥补了带式输送机不能够软启、软停的缺点；二是帮助带式输送机实现了负荷平衡；三是通过变频调速可以帮助带式输送机及时地调整系统输出，也方便了操作；四是减少了输送机的维护次数，提高了输送机的使用质量；五是在一定的程度上节约了能源与成本。

2带式输送机变频控制系统设计

智能调速控制系统采作为控制核心，对PLC变频器进行调节实现对电动机速度的调节，从而控制带式输送机的调速。变频器的结构组成可以分为整流速部分、直流部分及逆变部分。变频器依发出的分。PLC指令对输入电流的频率进行调节，从而将恒定的电压及频率值转换为可调的电压及频率值，实现电机速度的调节。

带式输送机在使用的过程中启动与急停都需要较大的冲击，而变频控制系统能够帮助其减缓冲击，并且提高输送机的稳定性，并有效延长输送机的使用年限。变频控制系统中PLC 选用西门子S7-300 系列，变频器选用ZJT-300 隔爆系列，这样才能最好地实现速度调整的及时性与可靠性。与此同时，通过实现对通信与数据转换单元的设计，使系统的抗干扰能力有所增强。带式输送机在使用的过程中虽然是比较方便的，但是其也存在着问题，比如它的启动和关停不稳，而且使用时很容易出现物品滑落，同时对于输送机的结构也有着较大的冲击力，这些问题的存在虽然短时间内的影响较小，但长此以往，对带式输送机的毁损是比较大的，因此变频控制系统的出现在很大程度上帮助带式输送机解决了这些问题。变频控制系统的设计也应该结合带式输送机的使用。

2.1模糊变频器结构

带式输送机模糊变频控制器结构组成包括有规则库（成功经验库）、推理库（模拟人类决策，并做出相关的解释以及控制指令）、模糊化接口（将模糊控制器输入转换成推理机能并激活相关应用规则）、反模糊化接口（将模糊控制结果转换成精准控制输入参数）。在带式输送机模糊变频控制中一维模糊控制器（单输入、单输出）接收到输入信号后，按照处理规则进行模糊化处理，并将处理结果传输给推理机，推理机依据规则库、推理库信息进行推理并输出控制信息，控制信息经反模糊化处理后将精准控制参数，从而实现变频器运行控制。

2.2PLC 选型

PLC 是带式输送机变频控制使用的主要处理器，选取适合带式输送机运用的PLC 才能够更好地提高工作效率，而S7-300 型西门子PLC 由于具备较强的操作与控制性、通信稳定的优势，因此，将其运用于带式输送机变频系统中才能够更好地发挥其价值与作用，完善带式输送机设备。

2.3 变频器设计

变频控制系统中PLC 是发布指令的设备，而变频器则为接收指令的设备，接收到PLC 的指令后变频器才依据指令开始行动，变频器控制实现了远程控制、启动损失小、检修方便。带式输送机是由传动滚筒驱动的，滚动筒连接着变频器，这样才能够及时实现变速调节。变频器的类型是多种多样的，在选择时一定要根据带式输送机的功率和电流选择，而现实生活中为了更好适应生活中带式输送机的使用情况，ZJT-300 隔爆型变频器是较好的选择，变频器本身具备稳定性和可调节性的优点，因此使用变频器能够提高工作效率。

2.4 变频控制电路设计

2.4.1模拟数据转换

控制的关键是变频控制系统中模拟数据，带式输送机中模拟数据转换占有十分重要的地位，然而对它的分辨率要求并不是十分严格，高精度控制在1/2000以下即可，在此种分辨率下更要依据曲线速度实现带式输送机软启动。同时模拟数据转换提高抗干扰能力。根据煤矿防爆设备特点，超过12 位精度的模拟转换器效果才能达到合理水平。煤矿井下供电控制方面，具有较显著的噪声信号需要余量预留精度到位数。因此，采用16 位双极型模数转换器AD7606 为带式输送机的变频控制系统，本系统模拟数据转换器安全可靠。

2.4.2输送通信

带式输送机变频系统的下位机在实际使用过程中受到外部影响信号，致使整体系统稳定性能下降，只有不断完善通信电路的设计才能够促使通信信号加强提高，才能将高精准的信号传输到上位机。采用CPRS 远程通信和RS-485 串行通信相结合的数据采集、传输，通信方式安装、调试、运行、使用性价比高。系统支持多节点通信形式，电气元件得到显著保护。实现GRS 模块相关控制指令实现RS-232 接口的接收或转换。同时系统通信模块外围电路相对简单易于操作，远程通信抗串行干扰能力强，确保GPRS 信号的高质量和高稳定性。

结束语

带式输送机在进行煤炭输送的过程中，常采用恒速运行的设计方式，不仅造成能源的浪费，同时对设备的使用寿命造成影响。针对带式输送机载煤量的不。同进行运行速度的智能化调节，设计了带式输送机智能调速控制系依据带式输送机的运行条件，对控。制系统的整体结构及功能进行了设计，并依据系统功能对主要的传感器模块、井下控制分站及变频器设计、进行了分析，实现对带式输送机运行速度的智能化控制，并可对输送机的运行状态进行实时的监控及控。通过智能调速控制系统的应用，可以减少输送机制运行的能量消耗，提高设备的利用率及寿命，提高煤矿的综合效益。

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