華新水泥股份有限公司入廠物料運輸系統(tǒng)，設計時曾作過鐵路運輸、公路運輸和帶式輸送機運輸?shù)榷鄠�方案比較，由于后者具有成本低、運輸快、運量大的明顯優(yōu)勢，故最后采用了大運量、長距離過湖膠帶機運輸物料的方案，下面對我院設計的人廠運料系統(tǒng)采用的新工藝、新技術和電控系統(tǒng)作一介紹。
1、入廠運料系統(tǒng)概況
    華新水泥股份有限公司入廠運料系統(tǒng)共有帶式輸送機10條，其中管狀輸送機一條，長100m，電動機1×150kW；過湖帶式輸送機一條，由南岸原料區(qū)穿越張家湖至北岸生產(chǎn)區(qū)，長約3. 3km，配有驅動電動機3×400kW，采用可調矩液力偶合器3臺，頭尾兩端驅動，帶速2.5m/s，單向運輸能力700t/h，雙向運輸能力1000t/h；倉下裝載輸送機一條，長100m，電動機1×90kW；另有7條給料輸送機，每條10m左右，電動機功率5-7. 5kW不等。
2、控制系統(tǒng)的幾個關鍵技術問題
    (1)大運量、長距離過湖帶式輸送機的重量很重，在空載的條件下對膠帶的強度和電動機的功率要求也很高，功率大的電動機要求膠帶有高的抗拉強度，因此要求輸送機啟動時的加速度必須限制在一個合理的范圍內，即加速度和加速時間要有可調節(jié)性。
    (2)過湖帶式輸送機的電動機功率較大，臺數(shù)較多，驅動點也不止一處，因而如何實現(xiàn)各電動機之間功率平衡的自動調節(jié)以及盡可能減少電動機啟動時對電網(wǎng)的沖擊是非常必要的。
    (3)過湖帶式輸送機運輸系統(tǒng)的運輸距離較長，以公司入廠運料系統(tǒng)為例，裝料點到卸料點的運輸距離約3. 5km，其中過湖膠帶輸送機機長約3. 3km，在這樣長的距離上任何一點發(fā)生故障時，若僅靠人工排查，那是十分困難的，所以要求控制系統(tǒng)具有故障地址、故障類型識別和即時報警的功能。
    (4)入廠運料系統(tǒng)由多條帶式輸送機組成，要求控制系統(tǒng)具有安全可靠的聯(lián)鎖保護功能。
3、控制系統(tǒng)組成及功能
    設計選用GE9070型PLC為主控裝置，上位機為研華486工控機，設在廠區(qū)主控制室，隧道兩端各設一個PLC工作分站，輸送機保護采用智能顯示與保護裝置，故障類別及地址送入PLC，所有設備均設有自動及手動兩種控制方式，可以實現(xiàn)以下幾種功能。
    (1)實現(xiàn)整個系統(tǒng)的逆料流啟動，順料流停車。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)需要設置大量的時間及中間繼電器才能實現(xiàn)各輸送機之間的聯(lián)鎖及保護，既增加了操作的難度，又不便于維修，而PLC控制系統(tǒng)采用梯型圖編程來完成全部邏輯功能，簡化了控制系統(tǒng)、增加了動作的安全可靠性，減輕了工人的勞動強度。
    (2)與可調矩液力偶合器配合共同實現(xiàn)過湖膠帶機的軟啟動、慢停及各臺電動機之間的功率平衡。大運量、長距離帶式輸送機電動機臺數(shù)較多、功率很大，啟動時對電網(wǎng)的沖擊大，因此世界各國目前應用得比較廣泛的有繞線式電動機轉子回路串電阻器、鼠籠式電動機配變頻器、鼠籠式電動機配CST、鼠籠式電動機配可調矩液力偶合器等幾種方式。繞繞式電動機轉子回路串電阻器的方式實現(xiàn)起來比較容易，缺點是設備占地面積大、啟動時間不易控制、電耗大、多臺電動機之間無法實現(xiàn)功率平衡，維護工作量大，現(xiàn)已一般不再采用；變頻器及CST雖然調速性能好，多臺電動機實現(xiàn)功率平衡容易，但是造價高，特別是大功率變頻器和CST目前國內基本上不能生產(chǎn)，設備、技術尚不夠成熟；相對而言，可調矩液力偶合器價格便宜，調速性能好，較易實現(xiàn)多臺電動機之間的功率平衡。
    華新水泥股份有限公司入廠運料系統(tǒng)的過湖膠帶輸送機選配3臺500kW可調矩液力偶合器，在啟動時，通過GE9070型PLC編程對首尾兩端的電動機分時空載啟動（間隔時間可以設定），這樣可以最大限度地減輕啟動電流對電網(wǎng)的沖擊；在電動機都已達額定轉速后，啟動伺服電動機帶動處于零位的勺桿（全部插入）向外抽出，待勺桿達一定位置（該位置由試驗確定，對應的輸出轉矩略小于輸送機啟動轉矩），啟動供油泵向偶合器供油，隨著勺桿的均勻抽出，偶合器內沖油量也不斷增加，輸出轉矩增大，輸送機被不斷加速，直至達到額定速度，在此期間，伺服電動機由速度、加速度檢測器控制開停，使輸送機的啟動加速度保持在0.1 - 0.3m/ S2范圍內，實現(xiàn)軟啟動；制動過程恰好相反，勺桿不斷插入偶合器向外排油，輸送機被不斷減速，直至停機，然后停電動機和油泵。
    在正常運行階段，由于3臺電動機的功率因數(shù)近似相等，故只要控制3臺電動機的電流即可實現(xiàn)各電動機之間的功率平衡，為此在3臺電動機的電流測量回路設置電流變送器，將各臺電動機的電流轉換為4-20mA電信號輸入GE9070型PLC，以3臺電動機電流的平均值為基準電流（此時要求PLC判斷每臺電動機的電流值必須大于空載時的電流值，否則視為故障），各電動機電流與之相比較，若不在精度范圍內（可設定），則由GE9070型PLC通過PID運算來控制伺服電動機帶動勺桿動作0.Ss(可設定)，然后每隔0. 5s(可設定)比較一次，勺桿動作一次，若在精度范圍內，勺桿不再動作。這里的參數(shù)設定以既可達到較高的精度、又不至于頻繁動作為原則。調節(jié)程序框圖見圖1：
    系統(tǒng)調試中，膠帶輸送機起動加速度及功率（電流）平衡情況見表1：
(3)公司的人廠運料系統(tǒng)總長>3.SkW，帶式輸送機有10多條，其中的任意一臺設備故障，若采用人工排查的方式，不僅費時費力，而且影響正常生產(chǎn)，會給企業(yè)造成直接經(jīng)濟損失；本系統(tǒng)采用智能保護與顯示裝置，隧道兩端各設一保護器主站，每一主站下設分站各16臺、主分站之間串行連接，同時主站與兩端的PLC工作站進行通信聯(lián)絡，對跑偏、撕裂、打滑、拉繩、超溫、潤滑油壓低等故障的地址及類別分別加以識別編碼，并送入PLC工作站，在上位機上就可以即時準確地顯示故障點和性質，并發(fā)出報警信號，便于檢查及維修。
    華新水泥股份有限公司入廠運料系統(tǒng)在空載調試成功后裝料試運行2次，每次運行約40min，運料約200t/次，自1998年底正式投產(chǎn)，至今運行平穩(wěn)可靠。
    PLC及可調矩液力偶合器在帶式輸送機上的應用，不僅減少了初期的投入，也降低了生產(chǎn)運行成本和維護費用，提高了設備的使用壽命，是大運量、長距離帶式輸送機驅動控制系統(tǒng)的優(yōu)選方案。
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