隨著中國礦山業(yè)的發(fā)展和煤炭市場不斷變好，我國近幾年出現(xiàn)了一批特大型礦山，如神華集團(tuán)的大柳塔煤礦年產(chǎn)量達(dá)1500萬t，兗礦集團(tuán)的東灘煤礦年產(chǎn)量達(dá)800萬t，還有晉城礦務(wù)局的寺河煤礦年產(chǎn)量也超過1000萬t，在這些特大型礦井中長皮帶輸送機(jī)不斷出現(xiàn)，由于長皮帶輸送機(jī)的負(fù)荷大、膠帶長，對整個皮帶機(jī)的啟動性能、張緊控制、沿線保護(hù)的要求都很高。通過幾年的探索與實踐，現(xiàn)在采用的PROMOS電控系統(tǒng)和CST軟啟動相配合能實現(xiàn)對這些長膠帶輸送機(jī)的理想控制。本文結(jié)合寺河?xùn)|大巷輸送機(jī)，介紹PROMOS電控系統(tǒng)和CST軟啟動相配合對目前世界最長的7. 6km的皮帶輸送機(jī)的集中控制。
1、PROMOS系統(tǒng)特點
1.1概述
PROMOS自動化控制系統(tǒng)是本安型可編程綜合控制系統(tǒng)，采用模塊化的設(shè)計和快插技術(shù)，集監(jiān)控、通訊以及集中管理為一體。
集中管理意味著PROMOS系統(tǒng)由一些子系統(tǒng)組成，這些子系統(tǒng)共用一根系總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸及相互間數(shù)據(jù)通訊。例如，系統(tǒng)診斷和系統(tǒng)信息交換。
模塊化意味著PROMOS系統(tǒng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和擴(kuò)展性，由多個模塊組合而成，能自由地對整個系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)配置的設(shè)計來實現(xiàn)精確的自動化控制。
PROMOS系統(tǒng)由局域控制總線也稱AST總線連接而成。外部設(shè)備諸如傳感器等也被連接到系統(tǒng)中，設(shè)備的系統(tǒng)總線以及連接到設(shè)備上的傳感器等由遠(yuǎn)方電源供電并由1臺主控器進(jìn)行監(jiān)測。
AST系統(tǒng)總線由傳感器以及執(zhí)行單元使用具有快插頭結(jié)構(gòu)的電纜連接起來，具有快捷、方便以及易于排除故障的特點。單獨的控制單元之間可通過1條長距離傳輸控制總線來連接進(jìn)行通訊。這條長距離傳輸總線叫做LINIE線，用于傳輸語音、數(shù)據(jù)以及延伸到井上與地面的PROMOS控制器連接，再通過數(shù)據(jù)線與計算機(jī)連接，還可以通過井上PROMOS對井下進(jìn)行系統(tǒng)診斷及控制。
PROMOS系統(tǒng)是一種適用于煤礦井下有瓦斯和煤塵爆炸等危險環(huán)境的自動化系統(tǒng)，是一種通用型的、能夠完成各種控制任務(wù)的多功能系統(tǒng)。它能完成井下各種工況及環(huán)境監(jiān)測、設(shè)備控制、語音通訊、現(xiàn)場管理等。系統(tǒng)采用模塊組合式，可以組成不同的控制規(guī)模，如完成1個工作面、1條皮帶，甚至全礦井的監(jiān)控監(jiān)測。它也能獨立組成地面管理中心站，可以和全礦井監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，成為一個相對獨立的子系統(tǒng)。
1.2系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)
(l)系統(tǒng)的核心是控制器，最多256臺；
(2)系統(tǒng)的開關(guān)量輸入點最多為256 x64 x4個；
(3)系統(tǒng)的開關(guān)量輸出點最多為256 x64 x4個；
(4)系統(tǒng)的模擬量輸入點最多為256 x64 x3個；
(5)系統(tǒng)的模擬量輸出點最多為256 x64 x3個；
(6)系統(tǒng)供電：AC 127V，50HZ +20% - 30%；
(7)最大傳輸距離3.2km；
(8)控制器與控制器之間通訊速度最大38.4kbit/s：
(9)控制器與傳感器接口的通訊速度2.4k bit/s；
(10)通訊誤碼率小于10“。
2、CST系統(tǒng)特點
CST系統(tǒng)是專為膠帶機(jī)設(shè)計的高可靠性的機(jī)電一體化的驅(qū)動系統(tǒng)，是帶有電一液反饋控制及齒輪減速器，在低速軸端裝有線性、濕性離合器的機(jī)電一體化的高搜術(shù)驅(qū)動系統(tǒng)。
(1)電流反饋系統(tǒng)決定了驅(qū)動是可控的，驅(qū)動力是為了跟蹤用戶所設(shè)定的啟動、停車曲線。
(2) CST和所有的驅(qū)動器都不一樣，是非常特別的專利產(chǎn)品。其獨特的力矩控制是裝在低速軸處而不是高速軸處，在CST的離合片之間的流動是層流而不是紊流。
3、PROMOS電控系統(tǒng)與CST軟啟動配合特點
在PROMOS電控系統(tǒng)與CST軟啟動系統(tǒng)相配合的系統(tǒng)中，PROMOS電控系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)整條皮帶的沿線各種傳感器的保護(hù)、完整的語音通信系統(tǒng)、整條皮帶的拉繩急停保護(hù)和控制主要設(shè)備的啟動與停車。而CST系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)所有主電機(jī)的動力傳動和帶有滿速和驗帶2種運行方式。PROMOS電控系統(tǒng)與CST軟啟動系統(tǒng)相配合的信號傳輸關(guān)系如圖l所示。
4寺河?xùn)|大巷帶式輸送機(jī)控制的實現(xiàn)
寺河?xùn)|大巷配置布置簡圖如圖2所示。
4.1主要技術(shù)參數(shù)
4.2主要件參數(shù)
(1)電動機(jī)型號：YB630 -4，U=6000V，共3臺，其中：頭部2臺，尾部1臺；
(2) CST型號：CST630KS，I=19. 25，3臺；
(3) KJ50型PROMOS控制系統(tǒng)，3套；
(4)盤式制動器型號：SHI104（帶松、合閘限位開關(guān)，無源接點輸出，制動器完全打開和閉合時均發(fā)出信號）；
(5)尾部張力傳感器(21400 - 001)，該裝置設(shè)在尾部傳動滾筒前面4000mm的地方，為尾部張力測量元件；
(6)自動張緊小車（992285 -010），帶有l(wèi)套獨立的控制系統(tǒng)；
(7)拉緊車行走軌道設(shè)1組限位開關(guān)(JLXKI一Ⅲ），當(dāng)拉緊車行走到極限位置時，該開關(guān)動作并停機(jī)。
4.3整個系統(tǒng)啟動過程分析
(1) PROMOS系統(tǒng)確認(rèn)所有的皮帶安全保護(hù)裝置和機(jī)械設(shè)備無故障和CST有允許啟動信號時，PROMOS系統(tǒng)的控制器可發(fā)出系統(tǒng)啟動信號。
(2)皮帶啟動前，PROMOS系統(tǒng)先發(fā)出起車預(yù)警信號，基礎(chǔ)時間為lOs，此時間在現(xiàn)場可調(diào)整。當(dāng)此預(yù)警信號被可靠傳到皮帶機(jī)尾后，PROMOS系統(tǒng)首先向自動張緊絞車發(fā)啟動信號．待張緊絞車啟動完畢并使輸送機(jī)達(dá)到啟動時所需的張力后，絞車便向PROMOS系統(tǒng)發(fā)出“張力OK信號”，PROMOS系統(tǒng)收到此信號后，分別啟動3臺主電機(jī)，每臺電機(jī)的啟動時間間隔越lOs（3~lOs可調(diào)），電動機(jī)將在空載狀態(tài)下啟動，即CST離合器為脫開狀態(tài)。當(dāng)3臺電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，PROMOS系統(tǒng)發(fā)信號給兩處的盤形制動器，并使之完全打開。
(3)在接收到制動器完全打開的信號后，PRO-MOS再給CST發(fā)出運行信號并同時啟動CST。皮帶機(jī)CST的啟動時間不得小于300s。CST啟動曲線如圖3所示。
在這條速度曲線中，加速時間約為40s，使速度達(dá)到額定速度的10%，延遲時間約為lOs，其速度為額定速度的10%運行，然后開始在上升段用不小于2508時間使速度達(dá)到額定值。
(4)當(dāng)速度達(dá)到滿速后，CST給PROMOS -個滿速信號，PROMOS控制給料機(jī)進(jìn)行給料。
4.4輸送機(jī)的停車控制
(1)正常停車
PROMOS系統(tǒng)停輸送機(jī)前，首先停給料點給料，然后再給CST -個正常停車信號，CST采用可控停車，其可控停車時間不小于400s，待速度降至O時，PROMOS系統(tǒng)發(fā)信號給盤形制動器上的閘制動，并最終實現(xiàn)全部停車。
(2)緊急事故停車
PROMOS系統(tǒng)的安全保護(hù)裝置拉繩急停開關(guān)、撕裂、煙霧、堆煤等一次傳感器動作并發(fā)出停機(jī)信號，被視為緊急停車信號，此時PROMOS立即停止給料機(jī)，同時切斷主電機(jī)電源，并給CST -個緊急停車信號，使CST離合器與機(jī)頭、機(jī)尾傳動滾筒立即脫開。在主電機(jī)切斷電源后28（在0—5s內(nèi)可調(diào)），PROMOS系統(tǒng)發(fā)信號使尾部和中部的盤形制動器制動，最終實現(xiàn)全部停車。
(3)系統(tǒng)突然失電狀態(tài)下停車，應(yīng)同緊急事故停車控制相同。
4.5輸送機(jī)的驗帶控制
(1)輸送機(jī)驗帶時必須以空載方式運行，其驗帶速度由CST來控制，驗帶速度為v=0.6m/s。
(2)驅(qū)動裝置只使用l套，即傳動滾筒組Ⅱ及其驅(qū)動裝置，啟動時間不小于25s。
皮帶啟動前，PROMOS系統(tǒng)先發(fā)出驗帶方式信號給CST，皮帶啟動時PROMOS發(fā)出起車預(yù)警信號，基礎(chǔ)時間為10s，此時間在現(xiàn)場可調(diào)整。當(dāng)此預(yù)警信號被可靠傳到皮帶機(jī)尾后，PROMOS系統(tǒng)首先向自動張緊絞車發(fā)啟動信號，待張緊絞車啟動完畢并使輸送機(jī)達(dá)到啟動時所需的張力后，絞車便向PROMOS系統(tǒng)發(fā)出“張力OK信號”，PROMOS系統(tǒng)收到此信號后，開始啟動傳動滾筒組Ⅱ驅(qū)動裝置的主電機(jī)。當(dāng)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，PROMOS系統(tǒng)發(fā)信號給2處的盤形制動器，并使之完全打開，CST在收到制動器完全打開的信號后開始啟動，并以0.6 m/s的帶速運行。
(3)驗帶運行完畢后，待皮帶速度降至零時，PROMOS系統(tǒng)發(fā)信號給盤形制動器制動。
4.6系統(tǒng)的控制程序
本皮帶的主控制程序都存在PROMOS系統(tǒng)中的KJF21主機(jī)的68360芯片里。它與PROMOS硬件、CST系統(tǒng)相配合實現(xiàn)了上述控制功能，該軟件采用的數(shù)字電子的語言邏輯，具有易讀、易改寫的特點，并有PROMOS硬件一一對應(yīng)的關(guān)系。
6、結(jié)論
通過對寺河系大巷輸送機(jī)的控制分析和實際運行情況，PROMOS電控系統(tǒng)與CST軟啟動相配合對超長皮帶的控制體現(xiàn)出了運行安全可靠、控制簡單、維護(hù)方便等特點，它必然在中國的煤炭事業(yè)中有更廣闊的發(fā)展前景。
