皮带输送机具有输送量大、结构简单、维修方便等优点，广泛应用于矿山、冶金、煤炭等行业，是传输物料的主要设备之一。在烧结生产中，皮带输送机是用作生产机械设备之间连续生产的纽带，所以皮带输送机运行稳定与否直接影响生产秩序，轻则造成运输中断影响生产，重则导致皮带机着火烧毁皮带机，给整个生产带来不可估量的损失Ⅲ。所以如何提前预警皮带机的故障，尽量把故障控制在萌芽状态十分重要。
为了保证正常的生产秩序，首钢京唐烧结分厂采用唐山市协力胶带运输设备公司的皮带保护装置，构建一个完整的具有自诊断功能的皮带机保护系统。该系统能对皮带输送机出现的拉绳、跑偏、打滑、撕裂、堵料等常见故障进行自动检测、诊断，利用地址编码器和综合保护仪准确显示故障皮带机以及故障信息，现场发出声、光报警信号，并在上位画面实时显示准确的故障信息。当出现故障时，能及时停止皮带上料甚至停止故障皮带机并对上下游的设备实现联锁控制，同时将此系统推广应用到对单辊、环冷机等现场设备的保护上，取得了良好的效果。
2、系统工艺及组成
2.1系统工艺
烧结生产就是把混匀矿、返矿、燃料从料场和燃料破碎间由皮带机送至配料室，再通过直拖式皮带秤将这些含铁原料、熔剂和燃料送入混合机进行充分混合制粒，通过皮带机送往烧结机布料、点火和烧结然后对烧结矿进行冷却，将烧结矿通过皮带机送往筛子进行整粒，合格的烧结矿送往高炉进行炼铁，烧结返矿、高炉返矿重新返回烧结配料仓。系统生产工艺如图1所示。两台550m2烧结机共有54条皮带机，其中倾角皮带机22条（包括垂直皮带机2条），三条皮带的运输量达到1500t／h。
2.2 系统组成
皮带输送机智能保护系统主要用于对皮带机的各种保护装置进行实时监测管理，皮带输送机常见的保护装置为双向拉绳开关、两级跑偏开关、打滑检测器、堵料检测器、纵向撕裂检测器。其中拉绳开关的事故信号、跑偏开关的两级跑偏信号经过地址编码器编码，通过RS485现场总线传送到综合保护仪上，综合保护仪能够集中管理存储下挂的各开关的实时信号，并通过RS485现场总线经过MVI56-MCMR通信模块连接到PLC系统。打滑检测器、堵料检测器、撕裂控制箱输出故障信号经过现场机旁箱，机旁箱内设置RockwellAmorPoint（1738系列）PI_C远程站．通过冗余ControINet总线与PLC本地站通讯。全厂通讯采用冗余千兆光纤环网结构，所有子系统（如：烧冷系统、燃破系统、配料系统等）都采用RockwellControlLogix(1756系列)冗余PLC控制系统，通过ControlNet总线与PI，C远程站、变频器以及其他系统本地站通讯。各子系统由交换机通过光纤连接到服务器使全厂自动化控制具有实时性。图2为皮带输送机智能保护系统总体结构图。
如上图所示，地址编码器和综合保护仪是皮带输送机智能保护系统中重要的部分。其中网络结点设备主要由若干主站和若干从站组成，即多主多从结构，其中主站通信采用总线令牌方式。PI。C系统作为主站、综合保护仪作为上位机的从站接人通信网络，主从站之间采用循环扫描方式通信，使得系统中当某一结点的底层保护装置发生故障时，便于故障点迅速查找及排除、系统维护和全局运行。
2.2.1皮带保护装置
皮带输送机常见的保护装置为双向拉绳开关、跑偏开关、打滑检测器、堵料检测器、纵向撕裂检测器。皮带保护装置具有对皮带输送机进行现场监视、故障检测、自动保护、系统管理等功能。基于RS485总线通信协议，将拉绳开关、跑偏开关所提供的各种检测信息，由地址编码器上传至综合保护仪，打滑检测器、堵料检测器、撕裂检测器的故障信息由现场机旁箱传至PLC系统，以供用户查询、决策。
1)双向拉绳开关、两级跑偏开关
拉绳开关安装在皮带输送机沿线两侧机架上，大约每两个开关之间距离为25—30米。当皮带运输机现场发生紧急事故时，可拉动系于摆臂上的钢丝绳，摆臂旋转而带动机内凸轮并驱动行程开关，发出停机信号。
当运行中的皮带机发生跑偏时，皮带机边缘带动跑偏开关的立辊旋转并挤压立辊使之倾斜。若立辊倾斜角度大于12度时，立即发出报警信号；如立辊继续倾斜大于30度时，则输出停机信号，皮带机跑偏故障恢复正常后，立辊自动复位。
地址编码器与拉绳开关、跑偏开关配合使用，能够远程监测现场设备的运行情况，解决了现场人员寻找故障点所带来的不便。当拉绳开关、跑偏开关动作时，地址编码器LED显示屏上以闪烁的形式清晰地显示该地址码，同时采用RS-485通信方式卜传故障信息到综合保护仪。
2)打滑检测器、堵料检测器、撕裂检测器
打滑检测器LED显示屏上能够实时显示皮带机当前带速或转速。当胶带与主滚筒之间出现打滑时，带速下降至设定的报警点，检测器发出信号至现场机旁箱，PLC系统接收该信号作为报警或联锁停机信号，使皮带机停止或放料口停止向皮带机放料。
溜槽堵塞检测器用于检测皮带输送机中的溜槽是否发生堵塞，溜槽内发生堵塞时检测器发出报警或停机信号，现场人员可及时采取措施，以防止由物料堵塞溜槽而造成的恶性事故。
撕裂检测器配有自锁和输入信号去抖动环节，控制箱面板上设有报警指示灯，当皮带机胶带发生撕裂时，控制箱接受感知器传至的信号通过控制线路发出报警或停机信号。
2.2.2综合保护仪
综合保护仪具有对拉绳开关、跑偏开关的管理功能，采集其所连接的底层设备检测到的皮带机运行状态，如报警、故障信息等，对由各设备采集的数据进行数据处理、分析，将这些数据或处理结果通过通信模块传送给PLC系统。同时可用综合保护仪对底层设备进行参数设定，包括通信波特率、站地址等。
根据工艺要求，皮带输送机智能保护系统共用3台综合保护仪，分别安放在燃破系统过程站、配料系统过程站、烧冷系统过程站，对全厂皮带机的拉绳开关、跑偏开关进行管理。综合保护仪能够自动管理所连接的现场设备，从而降低上位机的工作负担，同时有选择性地上传系统急需得到的数据信息，大大提高了上位机对整个系统的监测效率和可靠性，提高了系统的运行效率，节省了运行时间。如上位机出现故障或通信连接中断，综合保护仪仍然能够维持系统管理及正常运行，此时综合保护仪起到主站及上位机的作用，从而增强了系统的鲁棒性。
综合保护仪与地址编码器配合使用，采用RS-485接口的通信方式，地址编码器实时上传本地址的设备运行状态到综合保护仪。综合保护仪通过RS485现场总线以及MV156-MCMR模块连接到PLC系统上。PLC系统通过modbus协议访问综合保护仪并实时提取各开关的信号。
3、系统的应用及效果
3.1系统的应用
利用工业组态软件(RSView SE)开发皮带输送机智能保护系统的上位画面，从PLC系统采集皮带机拉绳，跑偏、打滑等故障信息。上位画面上实时显示皮带机的运行状态，故障信息能够显示在上位画面上，并根据工艺需要联锁控制上下游设备的运行．以混合、烧结系统为例，图3所示为皮带输送机智能保护系统部分上位画面，西面中以列表方式显示出混合、烧结系统各个皮带的报警信息，包括拉绳、跑偏、打滑、堵料和撕裂等。出现报警信息时，相应报警点会以黄色闪烁状态显示，当解除皮带机故障之后，点击“复位”键即可以启动皮带机。
该系统自投入运行以来，操作简捷，运行稳定，取得了良好的经济效益，为企业节约了维修资金。
1)实现了生产环节的连续性，确保了烧结生产的稳定顺行，提高了皮带输送机控制的自动化水平，大大降低了烧结生产的设备故障率．
2)提高了劳动生产率并减轻了劳动强度．保护系统多次对皮带机出现的打滑、跑偏等故障进行了及时报警与保护，避免了压料、断带情况的发生，减轻了现场操作人员的负担。
3)提高了主控对生产管理的工作效率，主控人员能够通过上位画面的动态显示，及时掌握各条皮带机的情况。
4)实现岗位优化，大部分皮带机实现无人操作，无人看守．
3.2系统推广
皮带输送机智能保护系统中所用的打滑检测器标配4 - 20mA模拟量输出，将此检测器应用到单辊和环冷机等易出现打滑的设备上，检测其是否出现失速现象．单辊破碎机是用于烧结机机尾烧结矿破碎的设备，由于齿辊和齿板之间容易有异物造成单辊失速。将打滑检测器安装在单辊电机上，LED面板上实时显示当前转速．并将减速比上传至PLC系统。当单辊出现失速现象时，联锁停止烧结机，避免单辊卡料造成停产。
烧结矿经单辊破碎机破碎后，进入环冷机利用鼓风机的强制鼓风将温度高达700～8000C的烧结矿冷却到150℃以下。由于环冷机磨擦轮与磨擦板啮合不紧容易发生失速现象，将一台打滑检测器安装在环冷机台车上，另一台安装在环冷机主电机上，两个检测器输出均为减速比信号，将这两个信号进行比较，根据工艺要求若超过一定范围视为环冷机打滑，联锁停止烧结机。
单辊、环冷机安装打滑检测器之后，多次对设备出现的打滑故障进行了及时报警与保护，避免了设备损坏，防止了危险的发生及事故的扩散。
4、结束语
结合计算机控制技术和故障检测、技术，开发了皮带输送机智能保护系统。自投入使用以来，系统运行稳定。
