变频调速在带式输送机中的应用研究

　　摘要：煤炭输送是煤矿工业的重要环节，而煤炭输送中使用最多的是带式输送机。本文从带式输送机的作用、使用环境进行了分析，提出了带式运输机在使用中常见的故障和应对措施。机电一体化技术整合了计算机、电气、机械、微电子等先进技术，应用到带式输送机系统中，可以有效提高煤炭输送效率，节约了企业生产支出，降低了工人的劳动强度，减少了危险的发生。

　　关键词：变频调速;煤炭运输;输送机;效率

　　0引言

　　煤炭输送线在煤炭工业中起着非常重要的作用，煤炭输送如果停滞，不仅影响到煤矿的正常运行，而且影响到采煤量和经济效益。一些低端、落后的控制机械无法满足生产的需要，如输送带控制系统，使用的是继电器-接触器控制逐渐被淘汰。機电一体化技术应用比较广泛，如应用到矿井提升系统、采掘工程、支护设备等。变频调速是控制系统中使用较多的控制方式，与传统的继电器-接触器控制相比，PLC控制比较稳定，可靠性高。传统的继电器-接触器控制系统是开环控制，而PLC具有PID闭环控制功能。因此，机电一体化应用到带式输送机非常有必要[1]。

　　1 PLC功能简介

　　PLC也称为可编程控制器，是为工业环境下设计、研发的数字控制系统，存储器里的程序是可修改，移植性很高。

　　由图1可知，PLC由CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块和编程器五部分组成。由于PLC具有各种等级的I/O口，所以直接和开关、接触器、电磁阀和指示灯相连。高端PLC采用模块式结构，各模块之间独立存在，体现了PLC组成的灵活性。输入信号和驱动单元直接和PLC相连，通过内部程序设计来完成控制。总之，PLC是在继电器-接触器控制的基础上演变而来，可靠性高、抗干扰能力强，通用型强、操作简单、用户使用方便等优点。

　　2 PLC和变频器组合

　　选用的西门子S7-300系列PLC和西门子M440变频器，其中S7-300PLC采用模块化结构，易于实现分布式配置，优点是：电磁兼容性强、抗震动冲击性能好，最主要是性价比高，广泛应用于工业控制中。变频调速系统简图见图2，变频系统控制框图见图3。

　　从图2和图3中看出，总控制台是整个控制系统的控制枢纽，可以实时监控运行环节和步骤，通过组态制作各种柱状图，数字和动态同步显示，闭环在线监控输送机的状态和数据，达到稳定运行的目的。总控制台还可以发布命令，通过PLC到达控制终端，接收反馈的数据，PLC将反馈数据和设定数据比较，采用PID在线补偿的形式纠偏。

　　变频器速度调节如下：(1)将PLC模拟量输出模块通过电缆连接至变频器的频率给定端子，将变频器频率信号源设定为外部4～20mA，通过模拟量输出模块的4～20mA对应0～50HZ。(2)变频器频率给定还可以以数字量脉冲的方式给定，即按一次按钮向变频器给定一个脉冲，频率相应的增加和减少，前提是在变频器中设置好每次脉冲频率增减的幅度和信号源[2]。

　　3变频调速应用到输送带控制中

　　一个新控制系统替换原有控制系统，必须经过详细的论证，理论上可行，再付诸实践。

　　(1)传统输送机使用中，空载功率消耗较大，为总功率的30%左右。不宜长距离输送，易发生跳链、电动机发热、减速器过热、满载时不能传送力矩等问题。机械装置应定期检查，发现问题及时处理;电气部分通过传感器反馈，PLC处理来完善电动机发热等问题。

　　(2)变频控制系统。PLC和变频器控制系统代替了传统的继电器-接触器控制。该系统集成度高，人机界面采用组态显示，能很好的将输送机各环节的参数和数据显示在界面上，一旦出现异常，操作者可以马上处理，甚至关停设备。PLC有专用的存储器存放数据，通过数据分析，得出输送机的各项性能指标。变频调速系统采用传感器实时反馈数据，PLC将反馈的数据和设定参数进行比较，如有偏差及时纠偏，保证输送机的平顺性。该控制系统加减速时间通过设定变频器的参数即可，如果检测到皮带上没有物体，变频器的频率降低使皮带速度降低，减少电机的无功功率。

　　4结语

　　基于输送机的PLC变频调速系统的设计，采用变频调速系统是最优化选择之一。该方案很好的提升了输送机的运行状态，使控制系统更加完善。通过研究和论证，该方案是切实可行的，改进后的变频调速系统操作简单、运行可靠，把输送机单一的开环控制系统升级为多回路闭环控制系统，提高了系统的稳定性和动态品质[3]。

　　参考文献

　　[1] 孙启嘉.多PLC变频调速和低频制动的矿井提升机控制系统设计[J].电子技术与软件工程，2015(6)：174-175.

　　[2]李剑峰.PLC及变频控制在煤矿立井提升机中的研究应用[J].变频器世界，2017(1)：69-73+76.

　　[3] 张全.矿井提升机变频调速系统应对供电质量的控制策略[J].中国新技术新产品，2016(11)：151-152.

　　作者简介：杜佳琳

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文章名称： 变频调速在带式输送机中的应用研究

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