带式输送机运行综合监控系统研究_李景健.pdf

带式输送机运行综合监控系统研究李景健（汾西矿业高阳煤矿，山西孝义032300）摘要：为提高带式输送机整体运行可靠性，根据煤矿井下实际情况提出一种综合监控系统，实现带式输送机运行监控。对该综合监控系统结构组成、功能及应用效果等进行分析。现场应用实践表明，该综合监控系统可在一定程度上提高矿井带式输送机运行整体可靠性及生产效率。关键词：带式输送机综合监控煤炭运输通信系统中图分类号：TD528.1文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）02-0217-02引言随着矿井采掘范围扩大以及自动化、大功率设备不断应用，负责原煤运输的带式输送机也朝着高速、重载、长距离以及智能化方向发展1-2。带式输送机运行可靠性会对煤炭生产连续性以及生产效益等产生直接影响。煤矿安全规程 对带式输送机监控系统有明显要求，但是实践应用过程中矿井带式输送机监控系统存在不同程度的故障定位困难、可靠性有待提升等问题3-4。带式输送机在使用过程中出现输送带撕裂、跑偏等故障时，若不能及时发现、维修会给运输系统带来影响5。为此，根据笔者工作经验，基于 CAN、RS485 通信方式提出一种带式输送机运行综合监控系统，该系统可实现输送机故障监测，在进行预警同时精准固定故障位置，从而为带式输送机安全可靠运行创造良好条件。1综合监控系统方案1.1带式输送机故障监测由于煤矿井下环境恶劣，带式输送机运行期间会出现超温、打滑、撕裂以及堆煤等故障，特别是出现打滑事故时，若不能及时发现会导致滚筒温度升高甚至出现火灾事故。为提高带式输送机运行安全保障能力，在带式输送机沿线一般布置有各类安全监测传感器，当监测到故障时会停机并预警。1.2综合监控系统结构带式输送机综合监控系统结构包括监控主机、扩音电话、急停模块、下位机、安全监测传感器以及终端模块等，具体系统结构组成如图 1 所示。综合监控系统核心为监控主机，并通过 CAN、RS485 总线方式与沿线铺设的各类监控设备进行信息通信。运输系统沿线监控设备数量、类型等可依据井下实际需求布置。井下布置的急停模块、下位机等采用 RS485 总线接入终端模块。1.3系统功能模块分析监控主机是整个控制系统核心，采集及输出接口分别为 10 路、8 路，通过采集信息控制电机运行。系统中急停模块通过 RS485 总线传输急停地址信息。下位机获取输送机沿线各传感器情况，并通过 CAN总线传输故障类型及位置。终端模块是 CAN、RS485 总线通信终点，可实现下位机及沿线设备监测参数传输。2综合监控系统硬件综合监控系统硬件结构包括控制主机（型号PC104），该控制主机是整个监控系统核心，沿线控制芯片型号均为 PIC18F2685，具有能耗低、可靠性强等优点。2.1下位机下位机包括信号调理电路（频率量及开关量）、I/F转换电路、RS485 总线（2 路）、CAN总线（1 路）。具体各电路数可依据现场情况确定，综合监控系统内使用的下位机结构如图 2 所示。2.2通信电路考虑到矿井特殊通信环境需要，CAN、RS485 总线收稿日期：2021-12-21作者简介：李景健（1986），男，山西孝义人，毕业于哈尔滨理工大学材料成型及控制工程专业，本科，现为工程师。总第 238 期2023 年第 2 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 238No.2，2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.02.086图 1综合监控系统结构图 2下位机结构CAN总线RS485急停扩音下位机开关电话总线带式输送机沿线设备各类故障保护传感器电机和洒水设备等终端监控主机张力传感器温度传感器速度传感器堆煤传感器跑偏传感器撕裂传感器I/F 转换电路烟雾传感器频率量信号调理电路开关量信号调理电路PIC18F2685CAN通信电路RS485 通信电路继电器输出控制电路急停开监控上一台下一台电机启停开关关电路主机设备设备和洒水电磁阀自动化系统设计机械管理开发第 38 卷接口与 CPU间用完全隔离方法阻断 CPU、通信接口间电气联系。同时为提高通信可靠性，通信路线上布置过压、过流保护电路，具体通信接口如图 3 所示。2.3终端以及急停模块急停模块包括急停开关电流、RS485 总线（2路）、电源等，模块内电路与下位机一致。3综合监控系统软件结构带式输送机烟雾、打滑以及超温等故障相互关联，采用单一的传感器监测结果往往难以精准地判定故障类型。为提高综合监控系统整体监测精准度及可靠性，用综合方法判定故障类型。检测输送带欠速即对张紧力、烟雾以及温度等进行分析，若发现烟雾、温度检测值超过设定值时即启动洒水装置，降温并停机；若仅温度超限时则洒水降温，若张紧力不足时则报警并停止带式输送机运行。当输送带一级跑偏时则报警，二级跑偏时停止带式输送机运行。具体带式输送机综合监控系统故障判定流程如图 4 所示。3.2故障定位带式输送机监控系统通过 RS485、CAN总线方式给沿线设备确定地址，通过地址确定故障位置。下位机采集得到的带式输送机故障信息后，通过 CAN 总线方式将故障类型及故障地址信息等传输给控制主机，控制主机进行综合比对分析并输出对应控制指令，监控人员可通过控制主机显示屏显示参数定位故障并显示故障点位置。4现场应用效果分析以山西某矿 5502 运输巷带式输送机为例，对综合监控系统现场应用情况进行分析。在带式输送机沿线急停模块以及下位机分别为 5 台，布置 1 台通信终端。下位机可对堆煤、跑偏、烟雾、速度、温度以及张紧力等值监测。在现场应用后对急停模块以及下位机等地址分配，应用结果表明该综合监控系统运行平稳，可实现带式输送机运行监测、故障诊断以及定位。监控主机显示屏可显示带式输送机沿线布置的各类设备监测参数并显示故障类型以及位置。通过采用该综合监控系统，带式输送机综合监控能力以及故障排查能力等均有所提升。5结论1）具体确定综合监控系统结构组成以及各系统功能，对系统硬件结构以及软件结构等进行设计。在现场应用实践表明，该综合监控系统运行平稳，可实现带式输送机故障监测、定位以及预警等功能。2）综合监控系统通过 RS485、CAN总线分配沿线设备地址，当设备监测到故障时可通过设备地址实现故障定位，从而便于后续故障维修。参考文献1郭丽丽.煤矿带式输送机综合监控系统的设计与应用J.矿业装备，2021（2）：262-263.2宋晋华.煤矿带式输送机综合监控系统的设计与应用J.机械工程与自动化，2020（6）：213-214；217.3孟杰.S矿山胶带运输综合监控系统改造研究D.北京：北京工业大学，2019.4张悦.带式输送机电气控制系统设计与研究D.西安：西安科技大学，2018.5马晶晶.带式输送机运行状态综合监测研究D.青岛：青岛理工大学，2013.（编辑：李俊慧）3-1CAN通信接口3-2RS485 通信接口图 3通信接口电路图 4综合监控系统故障判定流程光电耦合过压过流CPU82C250Y保护电路隔离电路光电耦合CPU隔离电路过压过流保护电路MAX3088开始系统初始化数据采集欠速?一级跑偏?跑偏报警二级跑偏?堆煤?撕裂?YYYYYNNNNN超温?YY烟雾超限?NY启动洒水张紧不足?N装置N欠速报警启动洒水装置报警并停机Research on Integrated Monitoring System for Belt Conveyor OperationLi Jingjian（Fenxi Mining Gaoyang Coal Mine,Xiaoyi Shanxi 032300）Abstract:In order to improve the overall reliability of the belt conveyor operation,a comprehensive monitoring system is proposed tomonitor the belt conveyor operation according to the actual situation in the underground coal mine.The structural composition,functionsand application effects of this integrated monitoring system are analysed.The field application practice shows that the integrated monitoringsystem can improve the overall reliability and productivity of the belt conveyor operation in the mine to a certain extent.Key words:belt conveyor;integrated monitoring;coal transportation;communication system218