基于PLC的分步断带保护装置设计

带 式输送 机 断带保 护装 置” 。 国 内 目前 使 用 最 多 的 断 带 抓 捕 装 置 可 分 为 两 类 ，一 类是 抓 边 式 的 断带 抓 捕 装 置 ，另 一 类 是 全
断 面 抓 捕 装 置 。 它 们 的 缺 点 是 ：均 为 一 次 制 动 ，
２ 控 制系统设计
量 ）为 Ⅳ。通过 计算 ，可 以得 出传 动滚 筒 及改 向滚
筒的速 度为
ｎ， 万
＝ — ＾ ＿
ＮＶｔ
ｎｉｃ ｒＤ Ｖ － － ｉ－
￣
ｚ ２３４５６ （ ，，，，）
Ｊ ｖｆ Ｉ Ｖ
式中： 固 定在托 辊上 轴编码 器 的数 量 ； ｖ、ｖ 传 动 滚 筒 及 改 向滚 筒 表 面 的 一
中图分类号 ：Ｔ ６ ８ Ｄ ２ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ －０ （ ０ ２ ０ （ －ｏ － ２ ９ １ ４ ２ １ ） ７ 下） ｌ ５ ０ ０ ３ ２
Ｄｏ： ．９ ９ Ｊｉｓ ．０ ９ １ ４ ２ １ ．（ ）４ ｉ１ ３ ６ ／ ． ｎ １ ０ —０ ３ ．０ ７下 ．Ｏ ０ ｓ ２
２１ 控制 系统 原理 ．
在 带 式 输 送 机 运 行 时 ，需 要 检 测驱 动 滚 筒 表
面 线 速 度 和 胶带 速 度 的 差值 ，该 值 可 以通 过 安装
制 动 力 大 小 不 定 ，制 动 时 对 皮 带 的损 伤 较 大 ，极 易 造 成二 次 断带 。为 了解决 上 述技 术 存在 的问 题 ，
务ｌ
匐 似
基于Ｐ Ｃ Ｌ 的分 步断 带保护装 置设 计
Ｄｅｓｉ ｆ ｓ ｅｐ ｂｙ ｓｔ ｇｎ ｏ ｔ ｅｐ ｂｅｌ ｔ－ｂｒ ｏｋｅｎ ｐｒ ｅｃｔｖ ｄｅ ｃｅ ｏｔ ｉ ｅ ｖｉ ｂａｓ Ｃ ｅｄ ｏｎ ＰＬ
李继红 ，苗运江 ，巫
峰 ，张春光 ，姚建南 ，王丽威
量 。Ｐ Ｃ的 Ｉ Ｌ ／ Ｏ地 址分配 如表 １ 示 。 所
图２ 控 制 系 统 组 成
［２ １ 第３ 卷 １ ６ ４
第７ 期
２１— （ ） ０２ ７下
ｌ
表 １ Ｐ Ｃ的Ｉ ／ ／ Ｏ地址分配
序 号 输 入 设 备 编 程 地 址 输 出 设 备 编 程 地 址 Ｉ＿ Ｏ０ １． ０１ １＿ ０３ １－ ０４ 电 磁 换 向 阀 声 光 报 警 动 力 开 关 Ｑ． ００ Ｑ． ０１ Ｑ． ｏ２ １ 驱 动 滚 筒 处 轴 编 码 器 ２ ３ ４ 托辊处轴编码器１ 托辊处轴编码器２ 托辊处轴编码器３
４ ７ ４ ９ ７ —７ ．
５ ６
托辊处轴编码器４ 托辊处轴编码器５
１． ０６ Ｉ． １ ２
［】蔡瑜． ２ 胶带 输送机液压 执行断带抓 捕装置【】 中国， Ｌ Ｐ． Ｚ
３ 结束语
本 文 提 供 了一 种 煤 矿 井 下 带 式 输 送 机 用 分 步
制 动 装 置 ，可 以 有 效 防 止 断带 事 故 的发 生 ，尽 可
Ｐ Ｃ 的 高速 脉 冲 计数 器 记 录 轴编 码 器 发 出脉 冲信 Ｌ
号 的数量 ｎ、ｎ ｉ２ ３ ４ ５ ６ 。在本 系统 中，六 （ ， ， ， ， ） ＝
个 轴 编 码 器 与 驱动 滚 筒 及 五 辨 率 （ 转 发 出 的 脉 冲 信 号 数 每
线 速度 ，ｍ ｓ ／；
ｒ 、 广一 驱 动 滚 筒 、轴 编 码 器 处 在 时 ｌ 间 内 ，轴编 码器 发 出的脉 冲的数 量 ，Ｐ； Ｊ。Ｄ ——传动滚筒和改向滚筒的直径 ， Ｄ、 ２ ｍ； Ｖｔ 设 定的 时间 ，Ｓ —— ； 轴编 码器 的分辨 率 ，
若
。
０ 引言
带 式输 送 机 是煤 矿 井下 关 键 的运 输设 备 之 一 。 但 由 于 胶 带 的 长 期 高 负 荷 运 转 、 频 繁 启 停 以 及
一
发 送 指 令给 动 力 开 关 和 电磁 换 向阀 ２ ，动 力 开关 ３ 使 驱动 滚 筒 停止 工 作 ， 同时 电磁换 向 阀 ２ 动液 ３启 压缸 ２ ２推动 曲柄 ２ ，使上 前轴 ｌ ６ ２转动 一定 角度 ， 此 时 预紧 螺 母 １ ９已根 据 实 际工 况 需求 调节 完毕弹
ｆ ｒ， ｌ ｉ Ｄ
，
１
死Ｄ ，
１ 支 架 ；２ 下 轴 ；３ 下 抓 捕 爪 ；４ 下 链 轮 ；５ 链 条 ；６ 下 胶带 ； ． ． ． ． ． ． ７ 下横 梁 ；８ 上 横梁 ｌ９ 托 辊 支 架 ；１ ． 辊 ｝ｌ ． ． ． ． Ｏ托 １ 上链 轮 ； ｌ ． ２上 前轴 ；１ ． ３ 上胶带 ‘１ ． ４ 第一抓捕爪 Ｉ ５ 下挡 圈ｌ ６ 弹簧 ；ｌ ． ｌ． １ ． ７ 垫 圈 ；１ ． ８ 上挡圈 ，１ ． ９ 预紧螺母 ；２ ． Ｏ 套筒组件 ｌ １ 液压 缸座 ；２ ． ２ ． ２ 液 压 缸 ，２ ． 磁 换 向 阀 ，２ ． 止 阀 ；２ ． 能 器 ｔ ６ 曲柄 ，２ ． ３电 ４截 ５蓄 ２ ． ７ 摇杆 ；２ ． ８ 上后轴 ｌ２ ． ９ 第二抓捕爪
带且 危 害巨大 。该装 置 以Ｐ Ｃ Ｌ 为控 制核心 ，机 械抓 捕结构 引入分 步制 动的思 想 ，可有 效地 避免 抓捕时对胶带 造成的二次撕 裂。通过对 其工作原理 的分析 ，详细介绍 了对控制系统 的要
求 ，并设 计 了基 于ＰＬ 控 制系 统的 软硬件 设计 。该装 置利 用ＰＬ Ｃ Ｃ对胶 带实 时监控 ，响应 灵 敏 ，抓捕迅速 ，具 有一定的实用性 。 关键词 ： 断带保护 ；分步制动 ；Ｐ Ｃ Ｌ
自 ２０ ０ ５年 １月 １日正 式 施 行 的 （ 矿 安 全 规 程 》 《 煤 第 ３ ５条 第七 款 规 定 ： 钢 丝绳 芯 带 式 输 送 机 应设 ７ “
链 条 ５的作 用下 ，上 后 轴 ２ 下 轴 ２同步 转 动 一 ８和 定 角度 ，此 时 第二 抓 捕 爪 ２ 、下 抓 捕 爪 ３分 别 贴 ９ 紧上 胶 带 １ 、下 胶带 ６ 由于 第 二抓 捕 爪 ２ 下 ３ ， ９和 抓 捕 爪 ３为 偏 心 圆柱 弧 面 ，具 有 自锁 功 能 ，故 可 将 断带 迅速 制动 夹 紧 。 箭头 Ａ 的方 向为断带后胶 带运行 方 向，在 带式 输 送 机 维 护 完毕 工作 之 前 ，操 作 电磁 换 向 阀 ２ ３使 液压 缸 ２ 作 ，当第 一抓捕 爪 １ 、第二抓 捕爪 ２ ５工 ４ ９ 和下抓捕 爪 ３ 开胶带一 定距离 后 ，锁定换 向阀 。 离
报 警 并 断 开 动 力 开 关 ，停 止 驱 动 滚 筒 ，并 打 开 电 磁 换 向 阀 ，使 蓄 能 器 给 液 压 缸 供 油并 触 发 后续 的 抓 捕 制动动 作 。
２ 控制系统硬件设计 ． ２ 由控 制 原理 可 知 ，本 系统 采 用 的 西 门子 Ｓ — ７ ２ ０ Ｐ ２ ， 自 带 输 入 点 数 为 ｌ ，输 出 为 １ ０ Ｃ Ｕ２ ４ ４点 ０ 点 ，有 ７ 扩展模 块，６个计数 器 （０Ｈ ） ２ 个 ３ｋ ｚ 和
收稿日期：２ １－１ － ２ ０ １ ２ ２ 作者简介：李继红 （９ ０ １９ 一），甘肃平凉人 ，硕士研究生 ，研究方 向为机械设计及理论 。
第３ 卷 ４
第７ 期
２ １ — （ ） ［２ ］ ０ ２ ７ 下 １５
１
訇 似
其 原 理 是设 定 时 间 △ ，通 过 定 时 中断 ，利 用 ｆ
訇 似
动 化 控 制 系统 。 该 装 置 操 作 简 单 ， 多爪 联 动 ，抓
捕 可 靠 ， 自动 化程 度 高 ，具 有 重 要 的社 会 效 益 和
一
定 的推 广 价值 。
参考文献：
［】 李 允 旺 ， 运 江 ， 秀 元 ， 雅 阁 ． Ｐ １ 苗 王 陈 Ｓ ＤＢ—型 上 运 带 式 Ｉ 输 送 机 断 带 保 护 装 置 的 研 制 【］煤 矿 机 械 ， ０ ６ ２ （） Ｊ． ２ ０ ， ７３：
本 文提 出一种 带式 输送 机用 分步 断带 保护 装置 。
在 驱 动 滚 筒 和 托 辊 上 的轴 编 码 器 进 行 测 量 。西
门子 Ｓ —０ Ｐ Ｃ具 有指 令 丰 富 、功 能 强大 和 可靠 ７２ ０ Ｌ
１ 抓捕装置结构 设计
分 步 式 断 带 抓 捕 装 置 结 构 如 图 ｌ 示 ， 所 在 带 式输 送 机 托辊 １ ０上 多点 安装 轴 编码 器 ，Ｐ Ｃ控 Ｌ 制 箱 处 理 采 集 来 的 信 号 ，若 判 断 出 断带 发 生 ，则
性 高 等优 点 ，其 中 Ｃ Ｕ２ ４具 有 ６个 高 速计 数 器 ， Ｐ ２
故 可 布 置 ６个 轴 编 码 器 ，其 中 １ 固定 在 驱动 滚 个 筒 上 ，剩 余 ５个 固定 在 托 辊 上 ，布 置 多个 轴编 码
器 在 托 辊 上 可 以增 大 速 度 的 采 集范 围。 具 体布 置
胶带 １ ３的共 同 作 用 下 回转 并 与上 胶 带 逐 渐 脱 离 ，
上 胶带 带速 有 了一定 的下 降 ，液压缸 ２ 继续 前推 ， ２
使 上 后轴 ２ ８继 续转 动 ，在 上链 轮 ｌ 、下链 轮 ４和 １
蚀 、断 裂 或 因 胶 带 硫 化 接头 钢 丝 绳 芯 的 抽 动 ，都 有可 能 使胶 带 发 生横 向断 裂 ｎ。倾 角大 、距 离 长 、 】 运 量 大 的上 运 带 式 输 送 机 ，一 旦 发 生断 带 下 滑 或 逆 止 器 失 效造 成 的逆 转 事 故 ，就 会 摧 毁 托 辊 、边 管 、机 架 电缆 及 电器 设 备 和 小 件 ，造 成 胶 带 和物 料 的大 量堆 积 而停 产 ，严 重 时甚 至 造成 人 员 伤亡 。 因 此 ，胶 带 输 送 机 的 安 全 保 护 设 施 是煤 矿 安全 条 例 中极 其重 要 的 一环 。 国家 煤矿 安 全 监察 局 发布 、
Ｌ Ｊ－ｏ ｇ ＭＩＯ ｕ －ａ ｇ ＷＵ Ｆ ｎ ， Ｈ ＮＧ Ｃ ｕ －ｕ ｎ ， Ａ Ｊａ － ａ ， ｈ ｌ ｉ ｎ ， Ａ Ｙ ｎｊ ｎ ， ｅ ｇ Ｚ Ａ ｈ ｎｇ ａ ｇ Ｙ Ｏ ｉｎｎ ｎ ＷＡＮ Ｌ－ ｉ Ｇ ｉ ｗｅ
（ 中国矿业大学 机电工程 学院 ，徐 州 ２ １ １ ） ２ １ ６ 摘 要 ：带式输 送机是煤矿 井下运送物料 的关键设备之 一 ，由于煤 矿井下复杂 的工况 ，胶带会发 生断
簧 １ ６的预 紧 量 ，第 一 抓捕 爪 １ 上 前轴 １ ４在 ２和上
些意 外 因素 ，如矸 石 直 接 砸 胶 带 或 金 属 物 卡 阻
等 ，会 造 成 金 属 带 的 突 然 断 裂 。尤 其 对 于 现 在 应
用 比较 广 泛 的钢 丝 绳 芯 胶 带 ， 由于 钢 丝 绳 芯 的锈
个 Ｒ 一８ 信 口。具 有 Ｐ Ｉ 信 协 议 、ＭＰ 通 信 Ｓ４ ５通 Ｐ通 Ｉ
１ 抓捕机构 ｝２ 托辊 ；３ 轴编码器 ｌ４ 驱动滚筒 ． ． ． ． ５动 力 开 关 ｌ ． Ｌ 控 制 柜 ． ６ Ｐ Ｃ
协 议 和 自 由 口协 议 的通 信 能 力 ，功 能 强 、运 行 速 度 快 ，适 用于 中 小 型控 制 系统 Ｈ。根 据 系 统 的 控 】 制 要 求 ，系统需 要 ６ 数 字输入 量 ，３个数 字 输 出 个
则滑 动速 度
Ｖ ： 一ｌ Ｉ ：
配 合参数 。
Ｖｆ
式 中 Ｚ ｆ分 别为驱 动 滚筒 和 轴编 码器 之 间的 卜 ２ 如 果 Ｖｖ≥ ｓ ，￡为 允许 滑动 速 度极 限值 ，则
图 １ 抓 捕 装 置 结 构 图
方式 和 电控 系统 原理 如 图 ２所示 。