0、前言
帶式輸送機在國內煤礦井下生產中的應用越來越普遍，是主要的運輸機械，它的安全運轉關系著礦井的安全，因此國內不同企業生產廠生產的帶式輸送機保護裝置也在煤礦井下得到了廣泛的應用。但從現場使用的情況來看，還存在一些缺陷，性能還不夠完善，因此平煤集團公司和宿州華科電器有限公司聯合開發了“帶式輸送機多功能信控裝置”。
1、信控裝置功能概述
(1)檢測保護功能針對檢測保護功能的要求，主要是集中在跑偏、急停、速度、煙霧、堆煤、撕裂上，對張力檢測及保護的產品很少，同時在電路的實現上大多還是采用中小型數字集成電路來實現，智能化程度低，不便于擴充，其顯示方式大多為發光二極管或數碼管指示，不直觀、操作不方便。采用微控制器技術做為裝置的核心，實現具有智能型的控制，通過單片機的存儲、運算、比較等功能，對各類傳感器的信號進行采集判斷，實施相應的控制。研究適合井下直接安裝的張力傳感器，利用其電流型輸出完成張力信號的遠距離傳輸，由單片機通過AiD(數，模)轉換實現對張力的檢測，達到對輸送帶張力檢測的功能。同時通過與單片機相聯的各種傳感器，把跑偏、急停、速度、煙霧、堆煤、撕裂、張力各種信號對輸送帶運行時的各種狀態進行檢測，實現保護功能，在顯示方面采用可以顯示漢字的液晶屏來替代常用的數碼管，各種狀態及參數都用漢字方式顯示出來，操作方便實用。
(2)沿線的信號及控制功能通過輸送帶沿線設置多個信控箱的方式，完成在整個輸送帶沿線的語音播報和通話，打點功能，同時設置在這些信控裝置上的急停開關也可對帶式輸送機進行控制。由于采用了計算機支持下的數字合成語音技術，語音播報內容詳盡直觀，可對起車、保護，甚至是哪個傳感器檢測到故障（故障位置）均可播報出來，方便操作員及時排除故障，恢復生產。
2、工作原理
電控箱原理如圖1所示，其核心是一個微控制器MCU(單片機)，為了顯示和參數設置方便直觀。在單片機外圍擴展了由一片128×64點陣液晶顯示器為主的顯示電路，可以直接顯示4行8字的漢字提示。可用漢字顯示運行狀態、故障種類、設定的參數等。非常清晰直觀。由平面發光管組成的故障種類指示可直接點亮漢字屏指示出故障類型。為了保證預置的參數及信息在停電時不丟失，采用了非易失存儲器來保存這些參數。數字合成語言電路采用真人發音的方法，對運行狀態及故障報警信息可沿線播放出來，及時提醒操作人員注意；對故障的急停、跑偏，傳感器可以直接將其定位編號，以便在故障報警時指出故障位置。
傳感器信號分成2類：急停、跑偏、張力傳感器和集控臺數均經過數碼轉換和邏輯陣列電路后送入MCU(單片機)。由此，單片機可以直接判斷急停、跑偏傳感器的故障與故障位置（編號）。張力傳感器的模擬信號經轉換后，單片機可識別出被測鋼絲繩張緊力的大小，并可實現張緊力的大小的數值指示與控制。另一類傳感器由速度、溫度、煙霧、撕裂、堆煤組成，經光電隔離及邏輯組合后送人單片機。單片機可檢測這些傳感器的運行狀態。速度檢測是根據速度傳感器送來的脈沖信號，單片機將信號頻率轉換成輸送帶的實際運行速度并顯示，同時與設定的高、低速比較，判斷是否輸出低速、超速等報警控制信號。單片機經邏輯電路送出四路控制信號分別控制主、副電機，灑水電磁閥及電鈴報警信號。
通話、打點信號電路分別與前、后臺聯機，實現語言通話、打點。數字語言輸出也與其相連，因此故障語言信號可沿線播出。
通過集控信號線，單片機可以識別集控臺數及位置。實現沿線多臺帶式輸送機的集中控制。交流供電為127V或36 V，輸出隔離的+12 V本安電源。一路供傳感器使用，另一路供單片機及外圍電路使用，大大減小了信號間的干擾，提高了裝置的穩定性。
該裝置于2006年4月21日安裝在平煤一礦戊一第6部鋼絲繩芯帶式輸送機上，該輸送機全長1 200m，帶寬1.2 m，帶速2.7m/s，運煤量800 t/h，是主要的運輸機械。主機安裝在機頭峒室，多功能信控裝置在機身每隔140m左右安裝1臺，共安裝了9臺，張力保護安裝在機尾。
2006年4月22日，根據該裝置的技術要求和性能指標，對其進行了調試和試驗。在謫試、運行過程中發現了以下幾個問題：
(1)2006 - 04 - 28發現4#多功能信控裝置在通訊時，聲音不太清晰，技術人員更換控制板后排除了故障。
(2) 2006 - 04 - 30發現主機在通訊時出現尖銳的叫聲，更換控制板后，排除了該故障。
(3)2006 - 06 - 25運行中5沿停通訊裝置，通話時不起作用，經過檢查后發現送話器被人破壞，更換后恢復正常。
并對技術性能指標進行了測試，主要有以下內容：
(1)起動延時時間可設置，出廠時設為7s；根據該帶式輸送機的啟動要求，現場設置為10s；
(2)自保延時時間可設置，出廠時設為20s；現場調整為18 s；
(3)速度保護具有反時限特性，速度為0時，延時小于1s停車，低速保護值和高速保護值可以設置；根據帶速，現場設置為3s；
(4)堆煤保護有煤電極式和煤位開關2種，煤電阻整定值在1 -3M歐姆，煤位電阻設置為2M，煤位動作時延時1.5 s停車；
(5)跑偏保護時延時15 8停車（也可以只報警不停車）。且多臺跑偏并聯時，裝置具有保護臺位置顯示；
(6)急停保護時延時1 s停車。且多臺急停并聯時，裝置具有動作臺位置顯示；
(7)撕裂保護延時Is停車；
(8)溫度保護可用于檢測輸送帶至滾筒或其他點的溫度，保護動作值設置為(40t5)℃；
(9)煙霧在相當地面二級煙霧含量時動作；
(10)張力傳感器的保護數值、量程可通過面板按鈕設定張緊力的上限、下限。張緊力處在上、下限數值之間時為正常，當張緊力超出上、下限范圍之外時，單片機輸出張力保護信號，分別驅動語言報警電路和指示電路進行報警。
通過設置和對以上各種保護進行了動作試驗，都達到了設計要求，同時有故障種類指示，有聲光報警，溫度和煙霧動作時使主機驅動灑水裝置灑水。
該裝置自2006年4月22日，在一礦戊-1部高強帶式輸送機的安裝、運行到現在，產生了很大的經濟效益，例如：該部帶式輸送機全長1200 m，生產中，由于人員經常在該巷道中行走，把沿停開關人為拉下，使輸送機停機，在沒有安裝該裝置前，每次恢復需要30~40 min，自安裝了該裝置后，恢復時間縮短了20 min，30 d按10次計算，每30 d可從故障時間中創效益20萬元，年經濟效益為240萬元
3、結語
該裝置開發應用，使帶式輸送機具有完善的故障功能顯示和語音報警，為操作者提供了詳盡的語音提示，使操作者既能快速處理故障又節省了腦力和體力勞動，完善了帶式輸送機的安全保護功能，為礦井設備的安全運轉提供了可靠的保證，具有廣泛的社會意義。
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