据不完全统计，我国大部分地区倾角在280以上煤层的可采储量达10亿I，而带式输送机的倾角大部分在18°一28°之间，因此，研究280以上大倾角带式输送机，既可节省基建投资，又可加快施工进度，具有很大的市场效益。其中电控系统是重点研究对象，其硬件选择需遵循启动时间短、反应速度快的原则，并具有自诊断恢复和易于维护的特点，软件可做到各个部分协调工作、逻辑清楚、系统全面。
2、方案确定
本文按阜新海州立井煤矿技术参数与要求，重点研究大倾角带式输送机电控系统的主要特点。
(1)主要技术参数
输送物料 原煤
输送能力 450t/h
输送倾角 +35°
主电机功率 2x560kW
(2)速度实验
带式输送机运行的可靠性及稳定性受带速、原煤的含水率、颗粒度及输送量影响较大。倾角在+350情况下，若输送机运行的速度过快，会造成大量的煤块滚落；若过慢，又会影响出煤效率，故在正式运行前，主要通过试验确定运行速度。带速分别按2m/s、2.5m/s、3.15m/s进行带载运行试验，观察是否出现滚料或煤相对于输送带下滑等现象；进行带载启动试验(a=0.3m/s2)，观察是否出现滚料或煤相对于输送带下滑等现象；进行带载停车试验（口= -0.3m/s2），观察是否出现滚料或煤相对于输送带下滑等现象。
爬坡实验中发现，在带速≤2. 5m/s、加速度≤0.3m/s2时，带速输送机在各种工况（满载运行、满载停车及启动）下运行相对比较平稳，虽然表面有煤块滚动现象发生，但不严重；当带速为3.15 m/s时，表面煤块滚动现象加剧，带速输送机运行情况较差。另外当输送量很小以及煤块较多时，带速输送机无法正常输送物料。通过实验，带速应控制在2.5m/s以内比较合适。
(3)系统结构
电控系统主要包括高压开关柜、控制柜、变频器等。其中重点探索了以下三个方面。
1)减少输送带动张力。对于大倾角带式输送机来说，如何减少输送带的动张力，是输送机设计者必须考虑的首要问题。减小启、制动时的最大加速度，使启动加速度的斜率控制在一个合理的范围内，可以减少输送带的动张力。输送倾角越大，带速输送机启动时的加速度对物料输送的稳定性影响越大。对于满载的大倾角带式输送机，过大的加速度会引起物料下滑或滚动，减小启、制动时的最大加速度显得更为重要。在大型带式输送机中，速度斜率如果在启动初期加入一段延迟段，约3～8 s（依输送机长度定），能进一步改善启动的瞬间峰值张力（见图1），在延迟期内，可以给原来松弛的输送带及时拉紧留下余地，在加速度增大、力矩增大之前，使所有的带式输送机元部件在很低的力矩和速度下进入运转状态，削弱过大的张力。为此，要求软启动装置具有以下的速度曲线和特点。
a．确保启动的平稳性；
b．可以实现满载启动，并且满载起动时物料不会下滑；
c．减少启动时输送带的动张力，这就降低了输送带的安全系数，也降低了对输送机元部件机械强度的要求；
d．减少对电网电流与电压的冲击，保护整个供电系统和井下其他设备的安全；
e．降低了整台带式输送机的费用，
f.制动时可防止发生滚料现象。
2)控制柜的组成。控制柜提供主电机风机、制动油泵电机、主机、润滑泵、洒水、信号、急停的按钮和控制方式、速度选择的旋转开关，还有各种沿停、跑偏、纵撕、断带、烟雾、堆煤、超温、打滑等故障指示灯与风机、主机、制动泵、润滑泵等的运行指示灯，以及警报用的蜂鸣器。控制柜的核心部件PLC采用ABB的AC800M系列。
AC800M具有很高的人性化集成，集成可配置为冗余的两个以太网接口，既节省通讯模块又增加系统的可靠性；集成的Modulebus光纤通讯端口，不但可以扩展S800 110 cluster．还可以连接ABB标准传动；配备的两个RS - 232C端口，可供CPU与编程／调试工具以及第三方系统和设备之间进行点对点通讯。AC800M支持无硬件组态；支持热启动保持、冷启动保持，避免下载程序引起的系统停机和参数丢失；采用标准的OPC通讯接口，兼容任何可以支持OPC协议的第三方软件，并用标准以太网作为通讯介质。AC800M支持诊断／事故追忆功能，可提前避免通讯故障发生。
3)变频器选择。经过大量调研，最终决定采用ABB公司的ACS800系列共用直流母线多传动变频器。由于皮带倾角较大，启动和停车都比较困难，ACS800变频器采用直接转矩控制技术和磁通稳定相结合的方法，具有快速转矩响应和低频时具有的较高转矩，可以实现带式输送系统的平滑启动和精确控制，提高带式输送系统的动态性能和运行效率：ACS800的主要性能特点为：
a．电源断电时将利用旋转着的电机动能继续运行；
b．能提供可控且平稳的最大启动转矩，最大启动转矩可达200%的电机额定转矩；
c．能在几毫秒内测出电机的状态，任何条件下0. 48 s内迅速启动；
d．动态转速误差开环应用时为0.4#，闭环应用时为0.l%；
e．动态转矩阶跃响应时间开、闭环应用时能达1～5ms。
考虑了电机的参数与工况需要，在实际运行过程中使用ACS800变频器将启动转矩设定为120%，既扩大过载的承受能力，又提高工作效率。按照启动曲线编程，设定启动时间，控制电机的速度与转矩在合理的范围内，在特殊情况下，可以在线实时修改变频器的参数而改变电机运行模式。为实现合理分配，采用主、从控制技术来实现两套驱动装置之间的速度同步和力矩平衡，主、从控制分为从机速度控制和从机力矩控制。从机力矩控制适用于刚性连接，从机的力矩给定来自于主机的力矩输出；从机速度控制适用于柔性连接，从机的速度给定来自于主机的速度输出，可使负载在电机之间均衡分配，以保证各电机出力均衡和速度同步。
4)编制符合现场流程的软件。根据AC800M的编程环境与要求，遵循带式输送机的控制规律，调试符合现场流程的软件。以控制柜的操作面板为例，简述操作流程。系统工作方式分为三种：集控、手动、检修。集控时无需人工操作，完全由PLC控制自动运行，监测各设备及保护传感器的运行情况，并进行简单的故障处理；手动时主要用于设备调试阶段，当控制核心发生故障时，也可作为临时生产的应急措施；当输送机的外部传感器发生非主要保护故障时，先将保护旁路，继续开车，此时可边检修边运行，最大限度满足生产。为了安全起见，如果变频器在运行，应先转为低速再进行检修。
手动方式操作时，需确认工作人员是否到位，在没有故障信号的情况下，将高压开关柜合闸，依次启动变频器风机、主电机风机、润滑油泵电机、制动油泵电机后，收到变频器使能信号再启动变频器，进入运行状态。在运行中可以调整低速、中速、全速开关，也可在运行之前设定速度再启动。
3、系统特点
(1)可控软启动技术
大倾角带式输送机设计中，软启动技术已成为确保正常工作的标志。即在～定的启动时间内，通过控制启动加速度值来确保带式输送机按所要求的速度曲线平稳启动，并达到额定的运行速度，同时使电动机的启动电流和输送带的启动动张力控制在允许范围内。本项目通过对ABB公司AC800M-PLC的合理控制，使ACS800-变频器带动电机按照图l的速度曲线启动，实现了带式输送机的软启动。
(2)人机通讯
在工作室内配备了研华工控机，装有WinCC组态软件，靠OPC Server联结AC800M。操作人员通过工控机，可在线读出PLC内的程序以及全部参数，进行实时修改，如有故障报警，可及时处理。ACS800变频器提供良好的控制盘，既可嵌入在柜体表面，又可提供3m长的联接电缆。在控制盘上有四种不同的键盘模式：实际信号和故障记录显示模式、参数模式、功能模式和传动选择模式。实际信号显示模式中可以同时监视三个实际信号，诸如频率、转速、电流和流量等信号。人机界面见于图2。
(3)软件编程
操作人员可以根据现场情况调节PLC的程序并下载到CPU中，边调试边运行，也可以在无硬件条件下，通过软件模拟调节程序，支持无硬件仿真。由于PLC具有以太网接口，操作人员可通过设定的IP地址通过以太网与PLC连接，进行远程调试。
4、结语
本系统现已投入运行，输送带能进行上运35。倾角的原煤输送，在轻载、半载及满载装料时，无论在起动过程、运行阶段，还是制动过程及静止状态，都能使物料在输送带上保持稳态，尚未出现物料下滑和滚料现象。
该机的研制成功，拓展了大倾角带式输送机的最大输送角度，增大了大倾角带式输送机的使用范围，为煤矿主斜井运输系统箕斗提升改为大倾角上运带式输送机提升提供了可靠的技术保障，具有显著的社会效益及推广价值。
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