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    以BXWⅡ-120/115礦用隔爆兼本安型微機(jī)控制箱為核心的電控系統(tǒng)是專門為煤礦井下設(shè)計(jì)的可編程監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。用于煤礦井下帶式輸送機(jī)及其它設(shè)備的電氣控制、監(jiān)測(cè)和綜合保護(hù)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活，顯示信息豐富、通訊組網(wǎng)方便、保護(hù)功能齊全、輸入輸m點(diǎn)數(shù)可擴(kuò)展、語(yǔ)音通訊、可自診斷并具有快開門結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于煤礦井下運(yùn)輸系統(tǒng)的控制和保護(hù)。
1、主要技術(shù)特點(diǎn)及功能
    (1)具有快開門式結(jié)構(gòu)，安全的機(jī)械電氣聯(lián)鎖，現(xiàn)場(chǎng)安裝接線更為迅速。
    (2)可編程控制器程式執(zhí)行迅速，模塊化結(jié)構(gòu)，提供了最大的靈活性和控制能力。
    (3)具有RS485通訊口，可根據(jù)需要擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)CC-LINK工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)開放式網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，方便與其它系統(tǒng)聯(lián)接進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，方便與礦方監(jiān)測(cè)中心聯(lián)網(wǎng)。
    (4)以彩色液晶顯示屏顯示膠帶機(jī)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、傳感器狀態(tài)、張緊系統(tǒng)工作狀態(tài)、控制系統(tǒng)自檢信息等。
    (5)具有起車前的自動(dòng)預(yù)告、沿線打點(diǎn)聯(lián)絡(luò)以及語(yǔ)言通訊功能。
    (6)可膠帶輸送機(jī)的運(yùn)行特性實(shí)現(xiàn)主電機(jī)的分時(shí)、輕載啟動(dòng)、停止等功能。
    (7)可實(shí)現(xiàn)膠帶機(jī)打滑、跑偏、堆煤、閉鎖、滅火灑水、煙霧、超溫、縱撕保護(hù)及電流、溫度、速度的測(cè)量等，并可以方便定義和修改所有被測(cè)模擬參數(shù)的報(bào)警值、保護(hù)動(dòng)作值。
    (8)可與其它井下設(shè)備聯(lián)控如液壓自動(dòng)張緊裝置，實(shí)現(xiàn)起車前的皮帶張緊。
    (9)具有檢修時(shí)的安全閉鎖功能。
2、主要技術(shù)參數(shù)
    額定輸入電壓：交流127V，工作電壓：115V、24V
    額定輸入電流：5A
    最大輸入輸出量：256點(diǎn)
    具有本安電源輸m：電壓DC24V，電流100mA
    電壓DC12V，電流240mA
    表面溫度：不大于150℃。
3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    系統(tǒng)的工作由信號(hào)檢測(cè)、邏輯運(yùn)算、控制輸出等過(guò)程組成，這些過(guò)程的實(shí)現(xiàn)均由BXWII控制系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。控制核心部件選用三菱FX2N-48MR可編程控制器，配有RS485接口、模擬量模塊、通訊模塊等完成皮帶機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集及過(guò)程控制等。
    FX2N-16CCL-M系統(tǒng)主站塊，可使PLC在現(xiàn)場(chǎng)總線CC-Link中作為主站使用，可接7個(gè)遠(yuǎn)程I/O站以及8個(gè)遠(yuǎn)程設(shè)備站，最大傳輸距離為13.2km，可有效節(jié)約布線，減小誤配線率，方便、快捷、高效地使PLC與各外接設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
    FN2N-4AD模擬量檢測(cè)模塊采集電機(jī)電流信號(hào)，具有12位高精度分辨率，4通道，通過(guò)軟件編程，數(shù)據(jù)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電機(jī)功率平衡。提高了設(shè)備運(yùn)行性能，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。
    采用圖形操作顯示終端，運(yùn)用FX-PCS-DU-WIN-C專業(yè)軟件，設(shè)定了用戶顯示操作畫面，監(jiān)示畫面，數(shù)據(jù)采樣圖表，故障報(bào)警記錄等狀態(tài)信息，為用戶提供了優(yōu)良的操作環(huán)境，并且能顯示和修改工作程序，方便了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作。
3.1信號(hào)檢測(cè)
    首先由各種傳感器檢測(cè)出膠帶機(jī)的各種信號(hào)，這些信息輸入到BXWII控制箱可編程控制器FX2N-48MR，由PLC內(nèi)CPU判斷，同時(shí)根據(jù)遠(yuǎn)程或司機(jī)控制輸入的要求，依照編定的程序，完成控制功能，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)預(yù)告、設(shè)備運(yùn)行和膠帶機(jī)保護(hù)。
    被檢測(cè)信號(hào)基本上可分為開關(guān)量（無(wú)電位接點(diǎn)）、模擬量?jī)煞N。
    (1)開關(guān)量信號(hào)檢測(cè)。開關(guān)量信號(hào)有：拉線、跑偏、縱撕、堆煤、超溫灑水、煙霧、溫度、電機(jī)開關(guān)返回接點(diǎn)、松閘開關(guān)返回接點(diǎn)、位置開關(guān)等。
    開關(guān)量信號(hào)是通過(guò)接點(diǎn)的通斷，進(jìn)入BXWII-120/115型礦用隔爆兼本安控制箱PLC的開關(guān)量模塊的輸入口。接點(diǎn)閉合時(shí)，通過(guò)光耦向內(nèi)部送人一低電平信號(hào)（“0”信號(hào)）；接點(diǎn)斷開時(shí)，向內(nèi)部送人一個(gè)高電平信號(hào)（”1”信號(hào)），該P(yáng)LC根據(jù)高、低電平信號(hào)和編程設(shè)置，判別設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及是否有故障發(fā)生。
    (2)模擬量信號(hào)檢測(cè)。模擬量信號(hào)有：膠帶速度、電機(jī)電流、溫度、煙霧等。
    ①速度信號(hào)檢測(cè)。由速度傳感器輸m峰值5V以上的方波頻率信號(hào)進(jìn)入PLC頻率量模塊的計(jì)數(shù)口，實(shí)現(xiàn)膠帶機(jī)運(yùn)行速度的檢測(cè)。該頻率信號(hào)與皮帶速度的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：f=600v(f為輸出頻率值，單位為H2；v為皮帶速度，單位為m/s)
    ②電機(jī)電流信號(hào)檢測(cè)。主電機(jī)開關(guān)真空磁力起動(dòng)器中電流檢測(cè)器輸出的4～20mA電流信號(hào)輸入到PLC模擬量模塊的輸入口，實(shí)現(xiàn)電流的檢測(cè)。其輸出4～20mA電流信號(hào)對(duì)應(yīng)電流為0～1.41e(le為真空磁力起動(dòng)器設(shè)定的額定電流)。
    ③溫度的檢測(cè)。Pt100鉑電阻可直接進(jìn)入溫度模擬量模塊的輸入口。
    (3)保護(hù)信號(hào)檢測(cè)。在膠帶機(jī)運(yùn)行的啟動(dòng)、運(yùn)行、停機(jī)、急停等各個(gè)階段，本控制箱的PLC隨時(shí)監(jiān)測(cè)如堆煤、煙霧、跑偏、閉鎖、超溫、速度、灑水、設(shè)備開停狀態(tài)、制動(dòng)閘狀態(tài)等傳感器的信號(hào)。
3.2控制輸出
    控制箱對(duì)磁力起動(dòng)器、電機(jī)等外部設(shè)備的控制是通過(guò)接點(diǎn)的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即開關(guān)量控制。開關(guān)量輸出分為本安接點(diǎn)輸I葉J和隔爆接點(diǎn)輸m。
    (1)主電機(jī)的控制。PLC通過(guò)檢測(cè)外圍傳感器有、無(wú)故障，通過(guò)“自動(dòng)控制”操作，運(yùn)行程序自動(dòng)控制繼電器模塊輸出信號(hào)，其輸出的繼電器接點(diǎn)與電機(jī)開關(guān)的遠(yuǎn)控回路相連，控制電機(jī)開停。
    (2)松閘電機(jī)的控制。PLC通過(guò)程序自動(dòng)控制開關(guān)量模塊輸出信號(hào)，其輸出的繼電器接點(diǎn)與控制松閘的磁力起動(dòng)器的控制回路相連，控制松閘電機(jī)的開停。
    (3)勺桿電機(jī)的控制。PLC通過(guò)程序自動(dòng)控制開關(guān)量模塊輸jLH信號(hào)，24V電壓經(jīng)勺桿高、低位行程開關(guān)的常開接點(diǎn)去驅(qū)動(dòng)控制箱的本安(1)一非安(d)轉(zhuǎn)換接口，AC220V或127V電源通過(guò)其輸出的繼電器接點(diǎn)直接與伺服電機(jī)的線圈相連，控制勺桿的加載和減載。
    (4)聲光信號(hào)器的控制。PLC在系統(tǒng)發(fā)m起車、故障報(bào)警、緊急停車的命令后，由程序自動(dòng)控制開關(guān)量模塊輸出信號(hào)，去控制KXT16信號(hào)器首臺(tái)，使其發(fā)出預(yù)告信號(hào)，經(jīng)沿線KXT16信號(hào)器將聲響發(fā)出。并可用打點(diǎn)按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)打點(diǎn)聯(lián)絡(luò)，喊話按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)喊話聯(lián)絡(luò)。
3.3  運(yùn)行工況分析及軟件設(shè)計(jì)
    為滿足日常運(yùn)行、檢修、故障處理等的需要，具備四種控制模式：集控、自動(dòng)、檢修、手動(dòng)。操作人員可采用不同方式控制膠帶機(jī)的啟動(dòng)和停止。
    (1)集控：可接受上位機(jī)信號(hào)也可與其它設(shè)備聯(lián)鎖起車、停車。
    (2)自動(dòng)：皮帶機(jī)預(yù)警起車，各保護(hù)投入檢測(cè)，，PLC可對(duì)各輸入口采集的信號(hào)進(jìn)行判斷和運(yùn)算，發(fā)m控制指令，實(shí)現(xiàn)各設(shè)備的自動(dòng)控制，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)實(shí)施緊急停車，并發(fā)出聲光故障報(bào)警，待故障排除后方可再次進(jìn)行正常起車。
    ①正常起車。按動(dòng)正常起車按鈕即可完成整個(gè)起車過(guò)程的操作，各設(shè)備按程序依次啟動(dòng)運(yùn)行。
    ②正常停車。按動(dòng)正常停車按鈕即可完成整個(gè)停車過(guò)程的操作，各設(shè)備按程序依次停止。
    ③緊急停車。按動(dòng)緊急停車按鈕即可完成緊急停車過(guò)程的操作，各設(shè)備按程序緊急停止。
    ④保護(hù)停車。在膠帶機(jī)運(yùn)行的啟動(dòng)、運(yùn)行、停機(jī)、急停等各個(gè)階段，本控制箱的PLC隨時(shí)監(jiān)測(cè)如堆煤、煙霧、跑偏、閉鎖、超溫、速度、灑水、設(shè)備開停狀態(tài)、制動(dòng)閘狀態(tài)等傳感器的信號(hào)，一旦發(fā)生故障，顯示故障性質(zhì)，并判斷是否為停車類故障，若是停車類故障，PLC將發(fā)出報(bào)警聲，并進(jìn)入事故停車處理；若為報(bào)警類故障，則只報(bào)警不停車。裝置對(duì)膠帶輸送機(jī)打滑的判斷方法為：皮帶正常運(yùn)行后，PLC通過(guò)速度傳感器檢測(cè)膠帶輸送機(jī)的實(shí)時(shí)速度，并與額定速度比較，當(dāng)檢測(cè)到的速度V）70%Ve（Ve為膠帶機(jī)額定速度）時(shí)認(rèn)為正常，當(dāng)V≤70%Ve且連續(xù)10S時(shí)（可調(diào)），認(rèn)為打滑故障發(fā)生，這時(shí)停車并報(bào)警；對(duì)跑偏的判斷方法為：皮帶正常運(yùn)行后，PLC通過(guò)跑偏傳感器檢測(cè)膠帶輸送機(jī)發(fā)生跑偏時(shí)，報(bào)警，若跑偏在一定時(shí)間內(nèi)消失，則繼續(xù)運(yùn)行，否則開關(guān)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)停車。
    (3)檢修：當(dāng)設(shè)備發(fā)生非主要保護(hù)故障時(shí)，先將保護(hù)旁路，繼續(xù)開車，此時(shí)可邊檢修邊運(yùn)行，最大限度的滿足生產(chǎn)。出廠時(shí)只保留拉線開關(guān)起作用，其他保護(hù)皆旁路。
    (4)手動(dòng)：主要用于設(shè)備調(diào)試及檢修階段，此時(shí)皮帶處于無(wú)自動(dòng)保護(hù)的手動(dòng)控制狀態(tài)。該方式作為一種備用工作方式提供給用戶，只在特殊情況下使用。
結(jié)語(yǔ)
    電控系統(tǒng)在帶式輸送機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行中有著重要的作用，經(jīng)礦井現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行證明BXWII控制系統(tǒng)是成功的、先進(jìn)的，系統(tǒng)可靠性高，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，具有較高的推廣價(jià)值，且具有可擴(kuò)展性，適合煤礦皮帶機(jī)控制的實(shí)際要求，通訊組網(wǎng)方便，有利于礦井現(xiàn)代化管理。