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摘要：根据下运带式输送机的运行工况，从驱动、控制、保护等三方面，分析研究了在主电源电压为380V时，下运带式输送机的电控系统方案。
关键词：控制、变频、保护
The transport belt transmission and electrical control systems analysis
LIUQiJun，XUJinGui
Henan Longyu Energy Co.， Ltd.， mechanical and electrical system repair plant Yongcheng， Henan，476600
Nanjing Branch law Automation Equipment Co.， Ltd.nanjing，Jiangsu，210000
Abstract： According to the operating conditions under the belt conveyor， drive， control， protection， analysis of when the main power supply voltage of 380V， belt conveyor， electric control system.
Keywords： control， frequency conversion， protection
下运带式运输机电控技术方案包括：驱动、控制、保护和通讯四大部分，达到较高的控制水平：a）高精度的转矩控制；b）多机运行过程中的功率平衡；c）解决输送机的软起、软停及过程控制。
1.下运带式输送机原始设计参数
某铁矿需要一部胶带输送机，输送铁矿石原料，输送距离1400m；最大倾角14 °；物料提高—280米；输送速度2m/s；运量600T/h；环境温度—30 °；电源电压：AC380V。
2.下运带式输送机电控方案的选择
根据原始参数经过计算，选取B=1000mm胶带输送机，选用四台185KW变频电机做驱动（3用1备），采用盘形制动器、液压张紧等配置。
由于该带式输送机属于下运物料，电机与减速器的连接只能采用硬连接，电源电压是380V，电机总功率又较大，启动电流较大，对电网冲击较大。因此我们选择变频电机，采用高性能变频器，通过控制频率实现低速启动，减小启动电流，从而减小对电网的冲击，实现电机平稳启动。
3. 下运带式输送机电机驱动要求
3. 1 电动机的驱动采用380V 变频软启动、运行、停止，应能满足皮带机在空载和满载时0～2 米/秒速度启动、运行、停止；启动时间可调，具备1～1.5 米/秒的验带功能；
3. 2 变频器采用先进的DTC 控制技术，保证转矩输出与期望的转矩一致，具有PROFIBUS—DP 通讯接口，便于和PLC 及上位机通讯组网；
3. 3变频器具有以下诊断和保护功能：失压、过压、过流、温度过高检测与脱扣；变频器输出端短路检测与脱扣；接地故障检测与脱扣；电动机失速保护；电子式I2t 电动机保护；
4. 下运带式输送机保护及电控技术要求
4.1 系统功能
系统全部按照本质安全性能设计，系统适合在恶劣环境下使用，系统可以实现自动、单机、检修三种功能。
4.2 技术参数及要求
4.2.1皮带机控制系统、变频器应与制动闸控制系统配合，实现平稳轻重载启动、停车、紧急停车；
4.2.2 拉绳开关，手动复位，任意一个动作全线停机；根据栈桥特点按需选择双侧、单侧；
4.2.3 跑偏开关防护等级为IP54，绝缘等级为F 级，一级报警，二级停机。
5. 技术方案说明
系统组成：系统由驱动、控制、保护三大部分，协调运行，共同完成下运带式输送机的软起、软停和过程控制。
5.1 驱动系统
变频软起动控制器，其调速原理是从电机特性出发的。交流电动机转速的表达式为：
n=p60/ f （1—s）
其中：f——定子供电电源的频率
p——电动机的极对数
s——电动机的转差率
由上式可知，当平滑地改变f 时，n 也可得到平稳的改变。所以，变频调速技术的关键是如何获得频率可变的大功率供电电源。
本方案驱动部分采用ACS800 系列交流变频软起动控制器，内装原装ABB ACS800 380V，标准负载315KW 变频器，其整流回馈采用有源IGBT 整流回馈。变频软起动控制器输入输出均为AC380V。
在下运带式输送机的运行过程中，本方案采用DTC 控制的ACS800 变频器，这是因为DTC 控制使变频器的调速性能得到了充分发挥。DTC 控制原理图如下：
DTC（Direct Torque Control）即直接转矩控制，这种DTC 控制系统具有以下功能：
1） 自动换向变频技术
2）机械制动应用技术
3） 变频软起动控制器能提供无温度传感器的温度自动补偿。保证转矩输出与期望的转矩一致。
4） 在低频运行时，有自动转矩提升功能，能保证 200%额定输出转矩。
5）具有功率平衡功能，起动和运行过程中具有功率平衡功能。
6）变频器配置 LCL、输出电抗器及RFI 滤波器，可严格控制对电网的高次谐波污染，变频器产生的总谐波电流小于5%。
5.2 控制部分
系统设置一可编程PLC 控制箱。
5.2.1 控制系统系统硬件配置
本方案的控制系统内可编程控制箱来完成，箱内装有西门子PLC S7—1200 系列模块、触摸屏、开关电源、电源继电器等。
主要功能和特点：
a） 采用模块化结构
各I/O 模块采用可拆卸端子排，出现故障时便于维修和更换，整个PLC控制功能主要是完成变频软起动控制器运行过程和辅助设备所有控制功能，即软起、软停和过程控制。 b） 可输入 64 个开关量信号，24 个4～20mA 模拟量信号，可输出64 个开关量信号，16 个模拟量信号；输出接点容量：DC10A、220V、AC16A、500V。
c） 触摸屏
触摸屏具有各种设备运行状态和参数显示功能，包括胶带的运行、停止、电机转速、电机电流、故障保护等几十个参数。
5.2.2 控制方式
就地方式：
在就地工作方式下，通过变频软起动控制器上的起停按钮实现皮带机的起停，自动按设定的加速曲线完成皮带机的软启动和软停车及回馈制动。
集控方式（自动方式）
在集控方式下能通过PROFIBUS 总线或硬接线实现胶带机的多机联动等上述各种控制功能，接收来自现场设备各种控制状态信号，并把所有数据通过PROFIBUS 总线传送给上位机。
手动方式
可以在控制箱上手动操作完成皮带机的起、停及过程控制。
当胶带机部分传感器有故障时（非主要传感器），为不影响生产，可以手动控制运行，亦称为检修运行。
5.2.3 在下运皮带的运行过程中，重点是要解决下列四个问题：
1）下运带式输送机的重载起动时须有效地防止溜车
2）皮带运行过程中的多余能量能可靠回馈电网
3）重载停车时能平稳地停车
4）多台电机运行时的功率平衡问题
5.3 保护系统
5.3.1 变频器的各种保护
变频器具有过流、过压、欠压、短路、接地、过热、过载、断相、电机堵转等保护。
5.3.2 胶带机运行各种保护
胶带机的保护选用国产优质系统，设有起动预警信号、跑偏、拉绳、速度、
堆煤、纵撕等保护。
5.3.3 故障保护
a）系统提供了油温、纵撕、沿线停车、跑偏、打滑、电机过载等多种常用的故障保护功能。任何一个保护传感器动作，都将导致停车，并且在触摸屏上的“故障清单”有相应的显示。
b） 沿线任一拉线、跑偏开关动作，操作台上的触摸屏“报警清单”有故障显示，跑偏确认的延时时间为2 秒。
6.结语
通过对下运带式输送机的驱动、电控、保护等三大系统的合理配置，有效解决了下运带式输送机电机驱动在低压启动时对电网的冲击，保证整机的正常运行。
参考文献：
[1]王林祥 煤矿机电手册 煤炭工业出版社
[2]带式输送机工程设计规范GB50431—2008
[3]李华德 交流调速控制系统 电子工业出版社
作者简介：
刘琦军：1968年7月、男、汉族、河南陕县人、1991年毕业河北矿院机械专业，现从事煤矿机械制造设计工作。
关键词：控制、变频、保护
The transport belt transmission and electrical control systems analysis
LIUQiJun，XUJinGui
Henan Longyu Energy Co.， Ltd.， mechanical and electrical system repair plant Yongcheng， Henan，476600
Nanjing Branch law Automation Equipment Co.， Ltd.nanjing，Jiangsu，210000
Abstract： According to the operating conditions under the belt conveyor， drive， control， protection， analysis of when the main power supply voltage of 380V， belt conveyor， electric control system.
Keywords： control， frequency conversion， protection
下运带式运输机电控技术方案包括：驱动、控制、保护和通讯四大部分，达到较高的控制水平：a）高精度的转矩控制；b）多机运行过程中的功率平衡；c）解决输送机的软起、软停及过程控制。
1.下运带式输送机原始设计参数
某铁矿需要一部胶带输送机，输送铁矿石原料，输送距离1400m；最大倾角14 °；物料提高—280米；输送速度2m/s；运量600T/h；环境温度—30 °；电源电压：AC380V。
2.下运带式输送机电控方案的选择
根据原始参数经过计算，选取B=1000mm胶带输送机，选用四台185KW变频电机做驱动（3用1备），采用盘形制动器、液压张紧等配置。
由于该带式输送机属于下运物料，电机与减速器的连接只能采用硬连接，电源电压是380V，电机总功率又较大，启动电流较大，对电网冲击较大。因此我们选择变频电机，采用高性能变频器，通过控制频率实现低速启动，减小启动电流，从而减小对电网的冲击，实现电机平稳启动。
3. 下运带式输送机电机驱动要求
3. 1 电动机的驱动采用380V 变频软启动、运行、停止，应能满足皮带机在空载和满载时0～2 米/秒速度启动、运行、停止；启动时间可调，具备1～1.5 米/秒的验带功能；
3. 2 变频器采用先进的DTC 控制技术，保证转矩输出与期望的转矩一致，具有PROFIBUS—DP 通讯接口，便于和PLC 及上位机通讯组网；
3. 3变频器具有以下诊断和保护功能：失压、过压、过流、温度过高检测与脱扣；变频器输出端短路检测与脱扣；接地故障检测与脱扣；电动机失速保护；电子式I2t 电动机保护；
4. 下运带式输送机保护及电控技术要求
4.1 系统功能
系统全部按照本质安全性能设计，系统适合在恶劣环境下使用，系统可以实现自动、单机、检修三种功能。
4.2 技术参数及要求
4.2.1皮带机控制系统、变频器应与制动闸控制系统配合，实现平稳轻重载启动、停车、紧急停车；
4.2.2 拉绳开关，手动复位，任意一个动作全线停机；根据栈桥特点按需选择双侧、单侧；
4.2.3 跑偏开关防护等级为IP54，绝缘等级为F 级，一级报警，二级停机。
5. 技术方案说明
系统组成：系统由驱动、控制、保护三大部分，协调运行，共同完成下运带式输送机的软起、软停和过程控制。
5.1 驱动系统
变频软起动控制器，其调速原理是从电机特性出发的。交流电动机转速的表达式为：
n=p60/ f （1—s）
其中：f——定子供电电源的频率
p——电动机的极对数
s——电动机的转差率
由上式可知，当平滑地改变f 时，n 也可得到平稳的改变。所以，变频调速技术的关键是如何获得频率可变的大功率供电电源。
本方案驱动部分采用ACS800 系列交流变频软起动控制器，内装原装ABB ACS800 380V，标准负载315KW 变频器，其整流回馈采用有源IGBT 整流回馈。变频软起动控制器输入输出均为AC380V。
在下运带式输送机的运行过程中，本方案采用DTC 控制的ACS800 变频器，这是因为DTC 控制使变频器的调速性能得到了充分发挥。DTC 控制原理图如下：
DTC（Direct Torque Control）即直接转矩控制，这种DTC 控制系统具有以下功能：
1） 自动换向变频技术
2）机械制动应用技术
3） 变频软起动控制器能提供无温度传感器的温度自动补偿。保证转矩输出与期望的转矩一致。
4） 在低频运行时，有自动转矩提升功能，能保证 200%额定输出转矩。
5）具有功率平衡功能，起动和运行过程中具有功率平衡功能。
6）变频器配置 LCL、输出电抗器及RFI 滤波器，可严格控制对电网的高次谐波污染，变频器产生的总谐波电流小于5%。
5.2 控制部分
系统设置一可编程PLC 控制箱。
5.2.1 控制系统系统硬件配置
本方案的控制系统内可编程控制箱来完成，箱内装有西门子PLC S7—1200 系列模块、触摸屏、开关电源、电源继电器等。
主要功能和特点：
a） 采用模块化结构
各I/O 模块采用可拆卸端子排，出现故障时便于维修和更换，整个PLC控制功能主要是完成变频软起动控制器运行过程和辅助设备所有控制功能，即软起、软停和过程控制。 b） 可输入 64 个开关量信号，24 个4～20mA 模拟量信号，可输出64 个开关量信号，16 个模拟量信号；输出接点容量：DC10A、220V、AC16A、500V。
c） 触摸屏
触摸屏具有各种设备运行状态和参数显示功能，包括胶带的运行、停止、电机转速、电机电流、故障保护等几十个参数。
5.2.2 控制方式
就地方式：
在就地工作方式下，通过变频软起动控制器上的起停按钮实现皮带机的起停，自动按设定的加速曲线完成皮带机的软启动和软停车及回馈制动。
集控方式（自动方式）
在集控方式下能通过PROFIBUS 总线或硬接线实现胶带机的多机联动等上述各种控制功能，接收来自现场设备各种控制状态信号，并把所有数据通过PROFIBUS 总线传送给上位机。
手动方式
可以在控制箱上手动操作完成皮带机的起、停及过程控制。
当胶带机部分传感器有故障时（非主要传感器），为不影响生产，可以手动控制运行，亦称为检修运行。
5.2.3 在下运皮带的运行过程中，重点是要解决下列四个问题：
1）下运带式输送机的重载起动时须有效地防止溜车
2）皮带运行过程中的多余能量能可靠回馈电网
3）重载停车时能平稳地停车
4）多台电机运行时的功率平衡问题
5.3 保护系统
5.3.1 变频器的各种保护
变频器具有过流、过压、欠压、短路、接地、过热、过载、断相、电机堵转等保护。
5.3.2 胶带机运行各种保护
胶带机的保护选用国产优质系统，设有起动预警信号、跑偏、拉绳、速度、
堆煤、纵撕等保护。
5.3.3 故障保护
a）系统提供了油温、纵撕、沿线停车、跑偏、打滑、电机过载等多种常用的故障保护功能。任何一个保护传感器动作，都将导致停车，并且在触摸屏上的“故障清单”有相应的显示。
b） 沿线任一拉线、跑偏开关动作，操作台上的触摸屏“报警清单”有故障显示，跑偏确认的延时时间为2 秒。
6.结语
通过对下运带式输送机的驱动、电控、保护等三大系统的合理配置，有效解决了下运带式输送机电机驱动在低压启动时对电网的冲击，保证整机的正常运行。
参考文献：
[1]王林祥 煤矿机电手册 煤炭工业出版社
[2]带式输送机工程设计规范GB50431—2008
[3]李华德 交流调速控制系统 电子工业出版社
作者简介：
刘琦军：1968年7月、男、汉族、河南陕县人、1991年毕业河北矿院机械专业，现从事煤矿机械制造设计工作。