0、前言
带式输送机在国内煤矿井下生产中的应用越来越普遍，是主要的运输机械，它的安全运转关系着矿井的安全，因此国内不同企业生产厂生产的带式输送机保护装置也在煤矿井下得到了广泛的应用。但从现场使用的情况来看，还存在一些缺陷，性能还不够完善，因此平煤集团公司和宿州华科电器有限公司联合开发了“带式输送机多功能信控装置”。
1、信控装置功能概述
(1)检测保护功能针对检测保护功能的要求，主要是集中在跑偏、急停、速度、烟雾、堆煤、撕裂上，对张力检测及保护的产品很少，同时在电路的实现上大多还是采用中小型数字集成电路来实现，智能化程度低，不便于扩充，其显示方式大多为发光二极管或数码管指示，不直观、操作不方便。采用微控制器技术做为装置的核心，实现具有智能型的控制，通过单片机的存储、运算、比较等功能，对各类传感器的信号进行采集判断，实施相应的控制。研究适合井下直接安装的张力传感器，利用其电流型输出完成张力信号的远距离传输，由单片机通过AiD(数，模)转换实现对张力的检测，达到对输送带张力检测的功能。同时通过与单片机相联的各种传感器，把跑偏、急停、速度、烟雾、堆煤、撕裂、张力各种信号对输送带运行时的各种状态进行检测，实现保护功能，在显示方面采用可以显示汉字的液晶屏来替代常用的数码管，各种状态及参数都用汉字方式显示出来，操作方便实用。
(2)沿线的信号及控制功能通过输送带沿线设置多个信控箱的方式，完成在整个输送带沿线的语音播报和通话，打点功能，同时设置在这些信控装置上的急停开关也可对带式输送机进行控制。由于采用了计算机支持下的数字合成语音技术，语音播报内容详尽直观，可对起车、保护，甚至是哪个传感器检测到故障（故障位置）均可播报出来，方便操作员及时排除故障，恢复生产。
2、工作原理
电控箱原理如图1所示，其核心是一个微控制器MCU(单片机)，为了显示和参数设置方便直观。在单片机外围扩展了由一片128×64点阵液晶显示器为主的显示电路，可以直接显示4行8字的汉字提示。可用汉字显示运行状态、故障种类、设定的参数等。非常清晰直观。由平面发光管组成的故障种类指示可直接点亮汉字屏指示出故障类型。为了保证预置的参数及信息在停电时不丢失，采用了非易失存储器来保存这些参数。数字合成语言电路采用真人发音的方法，对运行状态及故障报警信息可沿线播放出来，及时提醒操作人员注意；对故障的急停、跑偏，传感器可以直接将其定位编号，以便在故障报警时指出故障位置。
传感器信号分成2类：急停、跑偏、张力传感器和集控台数均经过数码转换和逻辑阵列电路后送入MCU(单片机)。由此，单片机可以直接判断急停、跑偏传感器的故障与故障位置（编号）。张力传感器的模拟信号经转换后，单片机可识别出被测钢丝绳张紧力的大小，并可实现张紧力的大小的数值指示与控制。另一类传感器由速度、温度、烟雾、撕裂、堆煤组成，经光电隔离及逻辑组合后送人单片机。单片机可检测这些传感器的运行状态。速度检测是根据速度传感器送来的脉冲信号，单片机将信号频率转换成输送带的实际运行速度并显示，同时与设定的高、低速比较，判断是否输出低速、超速等报警控制信号。单片机经逻辑电路送出四路控制信号分别控制主、副电机，洒水电磁阀及电铃报警信号。
通话、打点信号电路分别与前、后台联机，实现语言通话、打点。数字语言输出也与其相连，因此故障语言信号可沿线播出。
通过集控信号线，单片机可以识别集控台数及位置。实现沿线多台带式输送机的集中控制。交流供电为127V或36 V，输出隔离的+12 V本安电源。一路供传感器使用，另一路供单片机及外围电路使用，大大减小了信号间的干扰，提高了装置的稳定性。
该装置于2006年4月21日安装在平煤一矿戊一第6部钢丝绳芯带式输送机上，该输送机全长1 200m，带宽1.2 m，带速2.7m/s，运煤量800 t/h，是主要的运输机械。主机安装在机头峒室，多功能信控装置在机身每隔140m左右安装1台，共安装了9台，张力保护安装在机尾。
2006年4月22日，根据该装置的技术要求和性能指标，对其进行了调试和试验。在谪试、运行过程中发现了以下几个问题：
(1)2006 - 04 - 28发现4#多功能信控装置在通讯时，声音不太清晰，技术人员更换控制板后排除了故障。
(2) 2006 - 04 - 30发现主机在通讯时出现尖锐的叫声，更换控制板后，排除了该故障。
(3)2006 - 06 - 25运行中5沿停通讯装置，通话时不起作用，经过检查后发现送话器被人破坏，更换后恢复正常。
并对技术性能指标进行了测试，主要有以下内容：
(1)起动延时时间可设置，出厂时设为7s；根据该带式输送机的启动要求，现场设置为10s；
(2)自保延时时间可设置，出厂时设为20s；现场调整为18 s；
(3)速度保护具有反时限特性，速度为0时，延时小于1s停车，低速保护值和高速保护值可以设置；根据带速，现场设置为3s；
(4)堆煤保护有煤电极式和煤位开关2种，煤电阻整定值在1 -3M欧姆，煤位电阻设置为2M，煤位动作时延时1.5 s停车；
(5)跑偏保护时延时15 8停车（也可以只报警不停车）。且多台跑偏并联时，装置具有保护台位置显示；
(6)急停保护时延时1 s停车。且多台急停并联时，装置具有动作台位置显示；
(7)撕裂保护延时Is停车；
(8)温度保护可用于检测输送带至滚筒或其他点的温度，保护动作值设置为(40t5)℃；
(9)烟雾在相当地面二级烟雾含量时动作；
(10)张力传感器的保护数值、量程可通过面板按钮设定张紧力的上限、下限。张紧力处在上、下限数值之间时为正常，当张紧力超出上、下限范围之外时，单片机输出张力保护信号，分别驱动语言报警电路和指示电路进行报警。
通过设置和对以上各种保护进行了动作试验，都达到了设计要求，同时有故障种类指示，有声光报警，温度和烟雾动作时使主机驱动洒水装置洒水。
该装置自2006年4月22日，在一矿戊-1部高强带式输送机的安装、运行到现在，产生了很大的经济效益，例如：该部带式输送机全长1200 m，生产中，由于人员经常在该巷道中行走，把沿停开关人为拉下，使输送机停机，在没有安装该装置前，每次恢复需要30~40 min，自安装了该装置后，恢复时间缩短了20 min，30 d按10次计算，每30 d可从故障时间中创效益20万元，年经济效益为240万元
3、结语
该装置开发应用，使带式输送机具有完善的故障功能显示和语音报警，为操作者提供了详尽的语音提示，使操作者既能快速处理故障又节省了脑力和体力劳动，完善了带式输送机的安全保护功能，为矿井设备的安全运转提供了可靠的保证，具有广泛的社会意义。
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