皮带输送机智能化保护控制系统概述

摘 要 皮带输送机系统大多采用单片机控制，智能化弱，稳定性差，故障率高，主机控制模块化损坏率高，更换频率高。采用稳定可靠的皮带控制系统，提高皮带运输效率。

关键词 皮带输送机；智能仪表；监控；PLC；速度检测

针对电厂皮带输送机出现的打滑、断带、过载、联轴器断等现象，利用计算机和智能控制技术开发了一种通用型皮带机保护系统。

1 系统存在的主要问题

（1）电动摆线滚筒和电机之间的连接方式为柱销连接方式。在生产过程中，经常会发生柱销断裂了以后，电机仍然运转，皮带却随着滚筒的停止而停止。由于缺乏必要的保护联锁停机措施，后续皮带继续运行，造成了该条故障皮带上的煤大量堆积，引起皮带磨损、断裂，甚至造成严重事故，影响到生产的顺利进行。

（2）当皮带堵煤时，虽然柱销没有损坏，但由于煤的大量堆积，煤量过重，造成了电机和摆线滚筒旋转而该条皮带停止的情况，这种现象称为打滑。此时同样会造成皮带磨损、断裂，长时间会造成严重的生产事故，影响到整个系统的顺利进行。

（3）燃运皮带机只有最基本的过电流保护，且电机电流的数值是通过模拟数据采集的方式用电缆从电机配电室传送到监控操作室，数据显示使用的是模拟电流表头，许多显示不准确[1]。

2 PLC的优点

（1）结实耐用抗干扰能力强，PLC控制系统中用软件取代大量的中间继电器、时间继电器、计数器，只要把与输入和输出有关的少许硬件元件接好，因触点接触不良酿成的故障大为削减。PLC采用了一系列硬件和软件抗干扰办法，具备很强的抗干扰本领，平均无故障操作数万小时以上，可以直接用于有强烈滋扰的工业生产现场。

（2）接线简单PLC模块与模块之间只需要一根通讯线就能完成很多继电线路不能完成的操作，接线十分的简单，输入和输出界限也是非常的明确。

（3）维护简单往往一台PLC运行时间非常的长，一般上万小时不会出现问题，出现问题也是很简单就能处理

3 系统总体结构设计

燃运控制系统的保护现状，在充分利用现有设备的基础上，对现有的摆线滚筒皮带运输装置加装数据采集智能监测仪表，对各电机的运行电流、温度、电压和皮带的运行速度等参数进行在线监测；启动时候，控制系统按照工艺确定的顺序，按照由大到小的顺序逐个启动皮带输送机；正常工作情况下，各台电机保护系统对有关参数进行监测；一旦出现某条皮带堵煤、皮带停转或柱销断裂等故障时候，保护系统按照厂方的工艺设计要求由小到大的皮带序号，对故障皮带输送机及以前的滚筒电机进行保护跳闸动作，防止故障的进一步扩大。

（1）智能仪表设计开发的智能仪表作为15条皮带机保护装置，负责采集对应滚筒电机的电流、电压和皮带的速度等参数；具备类似PLC输入、输出开关继电器，实现与电机控制回路的连接，从而实现对电机的联锁控制；设计了8路A/D、6路DI、7路DO和标准电流、电压输出，实现与电机控制回路的连接，从而达到对电机的联锁控制；具有实时监视类型选择、6通道循环显示间隔时间调整、各参数上下限的设定、仪表号PortNo的选择、通讯波特率的设定、报警时间调整等45种参数；根据复杂的输煤现场情况，采用抗干扰性强、传输距离远的RS-485总线进行数据传输，也可根据实际情况扩展为CAN现场总线进行数据传输，实现了远程通信和控制；具有方便灵活的按键面板，调整参数非常方便。仪表的核心采用MSP430F149，该系列单片机是一种16位超低功耗的混合信号处理器（MixedSignalProcessor）。MSP430F149的电源电压采用1.8～3.6 V低电压，RAM数据保持方式下耗电仅0.1μA；16位RISC结构，120 ns指令周期；有丰富的外围资源，具有12位200 Ksps的A/D转换器，3个捕获/比较寄存器的16位定时器Timer A，Timer B，2通道串行通信接口可用于异步或同步（UART/SPI）模式，6个8位并行端口，且2个8位端口有中断能力；有多达60 KBFlashROM和2 KBRAM，具有串行在线编程和保密熔丝的程序代码保护功能，修改程序灵活。

（2）上位机监控功能设计采用工业组态软件开发，与现场的智能仪表进行数据通信；采集各滚筒电机的运行参数，如电流、电压、振动、温度等；采集各条皮带的状态和速度；以工艺流程图、实时报表、历史报表等图形界面提供给用户；根据各智能仪表的工作状态，实现逻辑联锁和相关的软件逻辑处理工作；可以通过集控机控制各电机的跳闸工作。组态界面主要采用组态王6.51开发，该软件已实现国外高档进口软件大多功能，而且在許多方面更加适合国内用户的特点和需求。工程浏览器（TouchExplorer）和“运行系统”（TouchVew）是各自独立的Windows应用程序，均可单独使用；两者又相互依存，在工程浏览器的画面开发系统中设计开发的画面应用程序必须在画面运行系统（TouchVew）运行环境中才能运行。开发的监控软件可以在安装组态王的机器上运行，也可打包后在没有安装该软件的机器上运行，增加了使用的灵活性和保密性。

（3）PLC控制设计在燃运皮带保护系统中，PLC子系统的输入信号分别为1#～15#保护仪表传送过来的故障信号、整体启动信号和整体停止信号，所以PLC系统的输入信号一共有17路。输出信号分别为传送至1#～15#牵引电机接触器和报警指示灯的控制信号，一共是16路输出。为了让输出到接触器的每路信号都隔离和增大输出信号的驱动能力，在PLC和接触器之间增加了一组继电器。

4 软件设计

系统初始化模块主要完成对MSP430单片机系统资源的初始分配，主要包括各变量的初始化，I/O端口的初始化，显示初始化，时钟初始化，ADC初始化，串行口初始化等。初始化完成后，按功能键可进入按键子程序，根据键值进行按键功能选择。保护系统中设计的仪表可以提供45种参数，包括通道显示模式变换，仪表端口号的选择，开机信号的检测，电压、电流、速度上下限的调整，报警时间的设定，报警输出方式的选择等。

参考文献

[1] 徐迎曦，李传锋，舒云星.皮带输送机智能化保护控制系统[J].仪表技术与传感器，2009，（6）：90-92.