近幾年來，地處山東省濟(jì)寧市范圍內(nèi)各類大小煤炭企業(yè)與有關(guān)高等院校和研究單位合作，針對傳感器應(yīng)用于煤炭企業(yè)廠、礦帶式輸送流水作業(yè)運(yùn)行控制技術(shù)方面急需解決的問題開展科技攻關(guān)，并且積極應(yīng)用當(dāng)前已有的傳感器適用新技術(shù)，取得了不少有價(jià)值的研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 對于其它煤炭企業(yè)保障廠、礦帶式輸送流水作業(yè)的安全運(yùn)行和提高效率具有一定的參考價(jià)值。

　　1 煤礦帶式輸送機(jī)集控系統(tǒng)傳感器保護(hù)特性

　　兗州礦業(yè)(集團(tuán))公司南屯煤礦對礦井帶式輸送機(jī)集控系統(tǒng)中傳感器的保護(hù)特性進(jìn)行了研究和總結(jié)。

　　(1)煤位保護(hù)傳感器

　　安裝高度不應(yīng)低于機(jī)頭膠帶200mm水平以下，可以保證在埋機(jī)頭、滿倉或者滿煤漏斗，煤、矸等物體觸到煤位傳感器垂直的萬向?qū)U并且偏離中心線15°的時(shí)候，經(jīng)過1.8s(可以調(diào)整)的延時(shí)之后，能夠自動(dòng)切斷輸送機(jī)的電源并且報(bào)警實(shí)現(xiàn)煤位保護(hù)。煤位保護(hù)傳感器可以采用1個(gè)萬向開關(guān)，以減小體積、提高靈敏度、不受溫度與濕度變化的影響，但是必須防水、防潮;也可以采用無接點(diǎn)漏電式傳感器，因?yàn)橄锏纼?nèi)比較干燥的話容易出現(xiàn)傳感器失效， 導(dǎo)致不動(dòng)作現(xiàn)象的發(fā)生。

　　(2)速度保護(hù)

　　也叫防滑保護(hù)，可以采用霍爾元件磁敏傳感器和磁感應(yīng)傳感器。這兩種傳感器必須體積小、壽命長、靈敏可靠、防水與防潮、方便安裝并且?guī)в性囼?yàn)按鈕。安裝的時(shí)候傳感器利用磁鐵放置在帶式輸送機(jī)卸載滾筒的法蘭盤偏心位置上，不能夠超出滾筒的外延。傳感接收器固定在帶式輸送機(jī)的卸載臂框架或者滾筒軸芯與磁鐵相對應(yīng)的支架上，安裝間隔為35～50mm。速度保護(hù)主要是檢測主、副滾筒摩擦力下降與輸送帶打滑的時(shí)候，使帶式輸送機(jī)自動(dòng)停車。如果不停車會(huì)使輸送帶短時(shí)間摩擦，造成巷道火災(zāi)事故的發(fā)生。同時(shí)，也可以檢測卸載滾筒由于軸承損壞不轉(zhuǎn)，造成電動(dòng)機(jī)負(fù)荷增大、設(shè)備損壞和輸送帶著火等現(xiàn)象發(fā)生。此保護(hù)在啟車的時(shí)候必須延時(shí)1.8s之后進(jìn)行正常檢測。當(dāng)帶式輸送機(jī)的從動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速30%的時(shí)候，能夠自動(dòng)切斷帶式輸送機(jī)的電動(dòng)機(jī)電源。

　　(3)煙霧傳感器

　　可以采用離子式煙霧傳感器，自身帶有試驗(yàn)按鈕。煙霧傳感器一般安裝在驅(qū)動(dòng)滾筒上方5m內(nèi)的下風(fēng)口無淋水處。當(dāng)帶式輸送機(jī)的周圍有煙霧形成或者可燃性氣體超標(biāo)，含量達(dá)到0.1%的時(shí)候動(dòng)作，動(dòng)作延時(shí)≤1.5s，能夠控制帶式輸送機(jī)自動(dòng)停車。

　　(4)防跑偏傳感器

　　采用1個(gè)萬向開關(guān)。在帶式輸送機(jī)頭儲(chǔ)帶倉的中間位置和機(jī)尾兩邊各安裝1組防跑偏傳感器， 滾動(dòng)導(dǎo)桿距離托輥外沿50～100mm。當(dāng)膠帶跑偏的時(shí)候，垂直的萬向?qū)U在膠帶推動(dòng)下移動(dòng)，偏離中心線15° 時(shí)經(jīng)過5～10s延時(shí)自動(dòng)停車。

　　(5)溫度傳感器

　　當(dāng)帶式輸送機(jī)長時(shí)間運(yùn)行或者雙電動(dòng)機(jī)運(yùn)行有1個(gè)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障的時(shí)候，負(fù)荷和扭矩均增大，導(dǎo)致設(shè)備的溫度升高。一般把傳感器的吸熱面緊貼電動(dòng)機(jī)的外殼或者在輸送機(jī)的主滾筒上設(shè)置溫度傳感器，隨時(shí)檢測電動(dòng)機(jī)和滾筒的溫度。保護(hù)的溫度整定為+80℃，當(dāng)溫度超出3℃的時(shí)候會(huì)控制停車，采用金屬導(dǎo)熱材料。

　　(6)縱向撕裂保護(hù)

　　當(dāng)輸送帶撕裂的時(shí)候，傳感器把電信號傳送給主機(jī)， 立即實(shí)現(xiàn)停車保護(hù)的功能。

　　(7)張緊力下降保護(hù)裝置

　　其作用是當(dāng)輸送帶和驅(qū)動(dòng)滾筒之間產(chǎn)生打滑的時(shí)候使帶式輸送機(jī)停止運(yùn)行，但是因?yàn)橛蟹阑Ｗo(hù)起作用故此保護(hù)可以不安裝。

　　(8)沿向緊急停車保護(hù)

　　當(dāng)沿線的某個(gè)緊急停車開關(guān)被接通的時(shí)候，此裝置能夠立即實(shí)現(xiàn)停車保護(hù)功能。

　　(9)綜合保護(hù)

　　對個(gè)別帶式輸送機(jī)可以安裝防撕裂保護(hù)裝置和傾斜巷道上運(yùn)或者下運(yùn)停車防止輸送機(jī)逆轉(zhuǎn)的制動(dòng)裝置。在輸送機(jī)的主滾筒上設(shè)置溫度傳感器，隨時(shí)檢測滾筒溫度，同時(shí)配備自動(dòng)撒水裝置，在滾筒超溫的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)撒水并且對主滾筒進(jìn)行降溫。

　　2 地面帶式輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)的傳感器

　　山東科技大學(xué)和位于兗州市的臨沂礦業(yè)(集團(tuán))公司田莊煤礦開發(fā)的地面帶式輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)以SLG500系列PLC為核心，配置了多種功能的傳感器，利用以太網(wǎng)將輸送帶監(jiān)控分站接入選煤廠監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)集中控制中心對輸送帶電氣控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控， 對系統(tǒng)的重要部分實(shí)現(xiàn)比較完善的檢測保護(hù)， 能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)事故并且對事故進(jìn)行處理。

　　(1)需要解決的關(guān)鍵問題

　　帶式輸送機(jī)運(yùn)行過程中與現(xiàn)場電氣控制箱之間各種傳感器的可靠數(shù)據(jù)傳輸;帶式輸送機(jī)運(yùn)行過程中遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)與

　　監(jiān)控中心之間的實(shí)時(shí)通信問題，對服務(wù)器設(shè)置主從配置結(jié)構(gòu);帶式輸送機(jī)系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制與原有控制的沖突問題，設(shè)定就地、集中控制自動(dòng)和集中控制手動(dòng)總共3種控制方式; 安全生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄。

　　(2) 集中控制系統(tǒng)

　　集中控制系統(tǒng)對帶式輸送機(jī)的控制分為簡單控制和保護(hù)控制2種形式。集中控制系統(tǒng)采用分布式控制結(jié)構(gòu)，主要由地面控制中心、振動(dòng)篩監(jiān)控分站和煤倉監(jiān)控分站、傳感器、驅(qū)動(dòng)裝置和通信網(wǎng)絡(luò)組成。振動(dòng)篩監(jiān)控分站控制201 給煤機(jī)、201 帶式輸送機(jī)、振動(dòng)篩、301 帶式輸送機(jī)、大塊帶式輸送機(jī)、手選帶式輸送機(jī)、回收帶式輸送機(jī)、破碎帶式輸送機(jī)、破碎機(jī)和回收篩等。煤倉監(jiān)控分站控制精煤倉帶式輸送機(jī)、大傾角帶式輸送機(jī)和棧橋帶式輸送機(jī)。監(jiān)控分站負(fù)責(zé)現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、帶式輸送機(jī)啟停控制及與控制中心的數(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)采集裝置由各種傳感器組成，負(fù)責(zé)監(jiān)視輸送帶的運(yùn)行參數(shù)。

　　(3) 傳感器選擇

　　傳感器主要包括溫度傳感器、速度傳感器、跑偏傳感器、撕裂傳感器、煤位傳感器、煙霧傳感器和拉線開關(guān)等。

　　GEJ30型跑偏傳感器分別位于帶式輸送機(jī)的機(jī)頭和機(jī)尾，并且成對的對稱安裝;GVD1200型縱撕傳感器安裝于受料點(diǎn)沿著輸送帶運(yùn)行方向10m左右的地方;GUJ30型堆煤開關(guān)安裝于給煤點(diǎn);GQQ0.1型煙霧傳感器懸掛于驅(qū)動(dòng)裝置附近的下風(fēng)口處;KHJ30型急停開關(guān)(拉線開關(guān))每間隔50m安裝1個(gè)，固定在巷道人行道一側(cè)的帶式輸送機(jī)架子上。以上傳感器輸出開關(guān)量信號，在輸送帶運(yùn)行正常的時(shí)候?yàn)楦唠娖剑?dāng)檢測到輸送帶故障的時(shí)候?yàn)榈碗娖健?/p>

　　在帶式輸送機(jī)的主滾筒設(shè)置GW D型溫度傳感器; GSC200型速度傳感器安裝在驅(qū)動(dòng)裝置附近。溫度和速度傳感器輸出頻率為200～1000Hz的信號。CHA系列超聲波料位計(jì)安裝于煤倉的頂部，用于檢測堆煤的高度。其功率強(qiáng)、性能可靠，最大量程可以達(dá)到50m，輸出標(biāo)準(zhǔn)的4～ 20mA模擬信號。

　　為了保護(hù)帶式輸送機(jī)的電動(dòng)機(jī)，系統(tǒng)中采用了集成的WJB-Z100M電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置。其檢測電動(dòng)機(jī)電流為4～ 20mA模擬量信號。

　　以上信號采取隔離屏蔽措施之后均接入PL C， 參與設(shè)備的緊急停車和閉鎖停車，部分傳感器還采取了防水布置。

　　3 礦用紅外轉(zhuǎn)軸表面溫度傳感器

　　由合肥煤炭科學(xué)研究所和兗州礦業(yè)(集團(tuán))公司濟(jì)寧

　　二號煤礦研制的HKPW型礦用紅外轉(zhuǎn)軸表面溫度傳感器， 為本質(zhì)安全型儀器，可有效預(yù)防帶式輸送機(jī)及其它機(jī)電設(shè)備災(zāi)害性事故的發(fā)生，為其安全運(yùn)行提供了理想的工具。

　　(1)課題由來

　　實(shí)時(shí)測量機(jī)械設(shè)備轉(zhuǎn)軸表面溫度是保證設(shè)備安全運(yùn)行的重要措施，對于大型設(shè)備尤其重要。轉(zhuǎn)軸表面溫度測量以前均采用接觸測量方法，缺點(diǎn)是存在機(jī)械磨損，容易損壞測溫元件。HKP W型傳感器利用紅外測溫的非接觸特點(diǎn)克服了上述缺點(diǎn)。帶式輸送機(jī)超載打滑或發(fā)生故障時(shí)， 紅外表面溫度傳感器非接觸測量轉(zhuǎn)軸的表面溫度，當(dāng)溫度超過設(shè)定值時(shí)就輸出斷電信號給其關(guān)聯(lián)設(shè)備切斷運(yùn)輸機(jī)電源，從而避免災(zāi)害性事故發(fā)生。同時(shí)發(fā)送聲光報(bào)警信號， 以便通知工作人員及時(shí)排除故障。

　　(2)設(shè)計(jì)思路

　　①紅外輻射波段確定。根據(jù)維恩位移定律來確定被測目標(biāo)紅外輻射波段。此課題測量溫度范圍為0～150℃，其相對應(yīng)的波段為10.6～7.0μm，綜合考慮其它因素確定紅外接收的波段范圍為8～14μm.在此范圍內(nèi)可獲得較大的輻射功率，同時(shí)避開空氣中水蒸汽、瓦斯等吸收帶對測量的影響。

　　②紅外探測器選擇。此課題測量目標(biāo)的溫度較低，選擇薄膜熱電堆較合適。薄膜熱電堆具有很高的精度和很好的復(fù)現(xiàn)性，工作穩(wěn)定度高;缺點(diǎn)是靈敏度較低，響應(yīng)時(shí)間較長。這些缺點(diǎn)對此課題是次要的。他們選用由15對相互串聯(lián)的熱電偶排列成輻射狀的CRC-1型薄膜熱電堆，響應(yīng)時(shí)間小于20ms(帶窗口)，內(nèi)置溫度補(bǔ)償二極管。

　　③光學(xué)系統(tǒng)的確定。設(shè)置光學(xué)系統(tǒng)的目的是使接收到的輻射聚在探測器接收面上，提高系統(tǒng)靈敏度，也對探測器起保護(hù)作用。由于所選擇的紅外波段在8～14μm，一般光學(xué)玻璃在此波段內(nèi)透過率極低，要提高透過率須蒸鍍多層增透膜，價(jià)格昂貴。因此，他們采用由2塊帶有金屬鍍層的反射鏡構(gòu)成的反射式光學(xué)系統(tǒng)，無色差、視場較小、

　　口徑可做得較大、易于裝配調(diào)整。同樣的原因，保護(hù)窗由光學(xué)塑料薄膜制成，8～14μm波段的透過率在70%以上。

　　(3)確定主要技術(shù)指標(biāo)的依據(jù)

　　此傳感器用于帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)軸表面溫度監(jiān)測，主要技術(shù)指標(biāo)為報(bào)警溫度設(shè)定值及允許誤差，上限溫度取決于膠帶著火點(diǎn)和軸承最高允許工作溫度，下限溫度由額定負(fù)載下運(yùn)行的轉(zhuǎn)軸表面溫度來決定。資料表明，軸承最高允許工作溫度為150℃，實(shí)測表明額定負(fù)載下正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)軸表面溫度約為60 ℃。在60 ～150 ℃取120 ℃為警戒溫度較合適。此紅外傳感器在嚴(yán)格規(guī)范條件下測量誤差小于± 2%，這種規(guī)范狀態(tài)是：紅外源采用黑體爐，發(fā)射率為1，固定距離。在實(shí)際使用中這些條件并不具備。這是由于被測物發(fā)射率與材質(zhì)及表面狀況有關(guān)，通常輻射系數(shù)是依據(jù)廠家提供的參考數(shù)據(jù)來確定，帶有一定的主觀性， 由此引起的誤差是偶然的。另外，被測目標(biāo)材質(zhì)不均勻性及表面光潔度不均勻性也帶來測量誤差，考慮到上述偶然誤差存在，傳感器本身精度再高也沒有實(shí)際意義，因此傳感器相對誤差規(guī)定為不大于±3%。根據(jù)價(jià)值工程理論，降低多余的精度而使成本大幅降低，其價(jià)值增加。

　　(4)傳感器調(diào)校與標(biāo)定

　　在恒溫室進(jìn)行，采用黑體輻射源，傳感器與輻射源在同一中心軸上，窗口距輻射面20ram。室溫調(diào)為20℃;發(fā)射率調(diào)整在“1”位置，溫度補(bǔ)償電位器調(diào)整在中間位置， 黑體輻射源設(shè)置在60℃;調(diào)主放大器放大倍數(shù)，使顯示器顯示60.0;調(diào) 整 發(fā) 射 率 電 位 器使顯示器顯示100. 0， 發(fā) 射 率 標(biāo) 定 為 0 . 6 ;調(diào)整恒溫室溫度至30℃，記下顯示值100.0±Δt;調(diào)整溫度補(bǔ)償電位器顯示為100±(1- 0.618)Δt;調(diào)整輻射源使顯示器顯示120℃;調(diào)整比較器設(shè)定電位器，使聲光報(bào)警，并有報(bào)警信號輸出。

　　(5)傳感器安裝調(diào)試

　　①安裝。傳感器安裝于所測目標(biāo)轉(zhuǎn)軸的徑向，窗口距軸表面20mm處。

　　②發(fā)射率修正。所測設(shè)備不工作時(shí)，微調(diào)發(fā)射率電位器，使顯示器顯示值和環(huán)境溫度相等。

　　4 多功能自動(dòng)噴霧裝置中傳感器的改進(jìn)

　　PJD-7型多功能自動(dòng)噴霧裝置是國家專利應(yīng)用于煤礦井下自動(dòng)灑水方面的設(shè)備， 適用范圍廣， 較為先進(jìn)和實(shí)用。兗州礦業(yè)(集團(tuán))公司南屯煤礦在應(yīng)用于膠帶輸送機(jī)上實(shí)現(xiàn)超溫自動(dòng)灑水保護(hù)功能的過程中發(fā)現(xiàn)了一些問題， 通過與廠家技術(shù)人員的研究，對傳感器等進(jìn)行了改進(jìn)，極大降低了故障率、提高了靈敏度及可靠性，使其更加適合于帶式輸送機(jī)的現(xiàn)場應(yīng)用。

　　(1)存在的問題

　　①傳感器。PJD-7型多功能自動(dòng)噴霧裝置配置的溫度傳感器和煙霧傳感器初始設(shè)計(jì)均為模擬量輸出，2臺(tái)并聯(lián)或者傳輸距離稍長一些就會(huì)出現(xiàn)相互干擾，靈敏度差、誤動(dòng)作多。可是，煤礦井下不論是固定式還是移動(dòng)式帶式輸送機(jī)，由于運(yùn)輸距離以及運(yùn)輸量的增大，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)也增加到3～4 處，甚至更多，而每一處的驅(qū)動(dòng)滾筒上都必須安設(shè)1套超溫自動(dòng)灑水裝置，即必須安裝1個(gè)溫度傳感器、1個(gè)煙霧傳感器、1套自動(dòng)灑水柱子及1臺(tái)控制箱。為了降低消耗、減少現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)量，需要將3～4個(gè)同樣的傳感器并在一起， 以致相互干擾的問題更加突出。所以，傳感器的輸出信號穩(wěn)定問題成為關(guān)鍵。

　　②超溫自動(dòng)灑水。帶式輸送機(jī)的超溫自動(dòng)灑水保護(hù)在現(xiàn)場使用中應(yīng)當(dāng)有簡便的試驗(yàn)方法，但是PJD-7型多功能自動(dòng)噴霧裝置在這方面的接線復(fù)雜，維修極不方便。

　　③電動(dòng)球閥。作為自動(dòng)灑水裝置，其關(guān)鍵元件電動(dòng)球閥故障率高，使用時(shí)間不長就出現(xiàn)水沿著閥桿進(jìn)入電動(dòng)機(jī)接線腔內(nèi)，使電動(dòng)機(jī)接地?fù)p壞。此外，比較嚴(yán)重的問題是，如果溫度傳感器達(dá)到了設(shè)定的溫度而動(dòng)作，但是電動(dòng)球閥在未打開的時(shí)候電源卻斷掉，則電動(dòng)球閥打不開，水路不通，不僅自動(dòng)灑水功能無法實(shí)現(xiàn)，而且容易造成嚴(yán)重的后果。

　　(2)技術(shù)改進(jìn)

　　①傳感器。系統(tǒng)將溫度傳感器和煙霧傳感器的模擬量信號輸出改為開關(guān)量輸出。把故障信號的判斷從原來的主控箱電路前移到傳感器自身電路，由傳感器將開關(guān)量傳給主控箱，不僅實(shí)現(xiàn)了多個(gè)傳感器并用不會(huì)干擾的目的，還極大地提高了PJD-7型多功能自動(dòng)噴霧裝置的可靠性。

　　②超溫自動(dòng)灑水。為了實(shí)現(xiàn)超溫自動(dòng)灑水裝置現(xiàn)場試驗(yàn)的簡單化，在改變溫度傳感器輸出信號形式的同時(shí)，在溫度傳感器上安裝了1組接點(diǎn)為常開的試驗(yàn)按鈕，并聯(lián)在熱敏電阻Rt的兩端。正常工作的時(shí)候，IC1為穩(wěn)壓元件，RW為IC2提供1個(gè)基準(zhǔn)電壓(通過微調(diào)基準(zhǔn)電壓值可以調(diào)整靈敏度)。熱敏電阻Rt的阻值比較大，IC2反向輸入端電壓高于正向輸入端，輸出低電位，24V繼電器不動(dòng)作。當(dāng)溫度傳感器所在驅(qū)動(dòng)滾筒附近溫度達(dá)到設(shè)定只的的時(shí)候，熱敏電阻Rt的阻值降低，IC2反向輸入端電壓降低，正向輸入端電位高于反向輸入端，輸出高電位，三極管T工作，24V繼電器得電吸合，傳出閉合或者斷開的開關(guān)量信號。試驗(yàn)的時(shí)候，按下試驗(yàn)按鈕，短接熱敏電阻Rt，相當(dāng)于Rt阻值降低，使得24V繼電器得電吸合，繼電器輸出的開關(guān)量信號進(jìn)入PJD-7型多功能自動(dòng)噴霧裝置控制箱，由控制箱發(fā)出打開電動(dòng)球閥的指令，并且使帶式輸送機(jī)立即停機(jī)。

　　③電動(dòng)球閥。對電動(dòng)球閥的泄漏問題，分析其原因一是球閥本身的密封質(zhì)量，二是閥桿與電動(dòng)機(jī)齒輪的對中性差。通過在購置球閥的時(shí)候嚴(yán)格把關(guān)和提高加工精度，基本上消除了泄漏。為了保證電動(dòng)球閥失電之后仍然能夠人工接通水路，系統(tǒng)又設(shè)計(jì)了1個(gè)手動(dòng)閥門與電動(dòng)球閥并聯(lián)， 在必要的時(shí)候手動(dòng)打開這個(gè)閥門即可。

　　(3)改進(jìn)效果

　　此裝置已經(jīng)在該礦井下10部主運(yùn)輸帶式輸送機(jī)上運(yùn)行多年，效果良好。

　　①解決了多個(gè)溫度傳感器并聯(lián)誤動(dòng)作的問題，使得1臺(tái)控制箱可以連接多個(gè)傳感器，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)比較進(jìn)的帶式輸送機(jī)機(jī)頭只需要1臺(tái)控制箱就可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)的功能，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

　　②試驗(yàn)方法更加簡便，在傳感器本身上即可以完成模擬試驗(yàn)，把自檢試驗(yàn)部分提前，更加有利于檢測傳感器本身電路的狀態(tài)。

　　③消除了因電動(dòng)球閥打不開而產(chǎn)生的安全隱患，更加提高了PJD-7型多功能自動(dòng)噴霧裝置在現(xiàn)場的適用性。

　　5 帶式輸送機(jī)膠帶保護(hù)裝置的傳感器安裝

　　位于濟(jì)寧市任城區(qū)的淄博礦業(yè)(集團(tuán))公司許廠煤礦對帶式輸送機(jī)ZJZ-S(A1)膠帶保護(hù)裝置的傳感器安裝經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)。

　　ZJZ-S(A1)膠帶保護(hù)裝置由隔爆兼本安型綜保控制主機(jī)及各種本安型傳感器組成。其中，綜保控制主機(jī)由電源板、接線板、顯示板、控制板4大塊組成，本安型傳感器有堆煤保護(hù)、溫度保護(hù)、煙霧保護(hù)、跑偏裝置、防滑裝置、電磁閥6大部分組成。

　　(1)傳感器的接線安裝

　　溫度傳感器、煙霧傳感器、速度傳感器為有源傳感器。它們均由主機(jī)向其提供DC 12V電源，其接線相同，即傳感器中的“+”接主機(jī)板的+12V端子，傳感器的“-” 接主機(jī)的接地端子。傳感器的輸出端統(tǒng)一用“K”表示， 它們分別對應(yīng)和主機(jī)中的“速度”、“超溫”、“煙霧” 端子相接。跑偏傳感器和堆煤傳感器分別與主機(jī)的“ 堆煤”、“跑偏”端子相接，主機(jī)接地端子和傳感器的接地端子相接。電磁閥接主機(jī)電源板上的K1、K2端子，當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)的溫度超過規(guī)定值(+80℃)或者利用試驗(yàn)溫度按鈕試驗(yàn)的時(shí)候，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度的故障保護(hù)。

　　安裝完畢以后要認(rèn)真地檢查，確認(rèn)無誤之后方可以送電，檢驗(yàn)各種保護(hù)傳感器的功能。各種保護(hù)傳感器在使用過程中損壞的時(shí)候要及時(shí)修復(fù)或者更換。但是， 有的時(shí)候更換新傳感器之后膠帶保護(hù)裝置啟動(dòng)不起來或誤動(dòng)作，主要原因是接線錯(cuò)誤。例如，煙霧傳感器“+12V” 和“-”接反，煙霧傳感器燈不亮，同時(shí)它的電源是直流“ 12V”， 由于長期供電會(huì)燒毀主機(jī)控制板; “- ” 和 “ K ” 接 反 ， 按 下 試 驗(yàn) 按 鈕 ， 紅 燈 閃 亮 ， 然 而語 言 報(bào) 警 不 說 話，對應(yīng)顯示板的紅燈也不亮;“K”和“12V”接反，綠燈不亮。

　　(2)皮帶保護(hù)傳感器的安裝

　　堆煤保護(hù)傳感器的安裝位置是在下部膠帶尾或者煤倉落斜中心點(diǎn)正上方300mm的地方，利用專用吊具或者支座固定，有條件的盡量選用重錘式堆煤保護(hù)器。跑偏保護(hù)裝置安裝在帶式輸送機(jī)機(jī)頭處的最后1組儲(chǔ)帶倉架上，使用專用支座和螺栓固定與膠帶成垂直方向，確保偏離上托輥處邊緣50mm內(nèi)的膠帶能夠觸及到防跑偏開關(guān)。速度保護(hù)(也叫防滑保護(hù))裝置安裝在儲(chǔ)帶導(dǎo)向滾筒處，傳感器安裝于導(dǎo)向滾筒的專用支架上，磁鋼安裝在導(dǎo)向滾筒的輪轂上，兩者之間的間隙不大于30mm，連接安裝牢固、找平找正， 保證運(yùn)行平穩(wěn)。煙霧保護(hù)傳感器懸掛于2個(gè)主傳動(dòng)滾筒上方風(fēng)流的下行方向，高度盡量靠近上膠帶的來料，以觸及不到來料為原則，一般以300mm高度為宜，利用專用的吊架吊掛。傳感器每月進(jìn)行地面試驗(yàn)1次，確保靈敏可靠。溫度保護(hù)裝置置于傳動(dòng)滾筒的上方，有插孔的從插孔伸入，

　　無插孔的從傳動(dòng)機(jī)架上方放入平行放置，距離滾筒的高度不大于50mm，使用帶試驗(yàn)按鈕并且利用專用吊架固定。自動(dòng)灑水裝置在2個(gè)主傳動(dòng)滾筒中間的正上方高度200 mm處，2 個(gè)噴頭向下，使用專用支架和螺栓固定， 水門正常開啟。

　　以上六大保護(hù)，當(dāng)班司機(jī)都應(yīng)當(dāng)試驗(yàn)1次并且做好記錄， 如果遇到情況馬上進(jìn)行處理， 處理不了的要及時(shí)匯報(bào)，由專職維修人員修復(fù)，確保安全生產(chǎn)。

　　6 傳感器與煤礦帶式輸送機(jī)集控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置

　　山東科技大學(xué)、兗州礦業(yè)(集團(tuán))公司魯南化肥廠以煤礦帶式輸送機(jī)集控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用為背景，選用單片機(jī)、溫度傳感器、煙霧探測器、行程開關(guān)、接近開關(guān)開發(fā)的帶式輸送機(jī)集控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)對帶式輸送機(jī)跑偏、過速、溫升、撕裂等故障的實(shí)時(shí)監(jiān)測功能，將煤礦帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的實(shí)際工作環(huán)境和工藝流程再現(xiàn)于實(shí)驗(yàn)室，既可用于實(shí)際生產(chǎn)，也可通過二次開發(fā)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力。

　　(1)實(shí)驗(yàn)裝置構(gòu)成

　　該實(shí)驗(yàn)裝置由2臺(tái)帶式輸送機(jī)、控制箱、上位機(jī)、傳感器、行程開關(guān)、接近開關(guān)等構(gòu)成。溫度傳感器用來測量帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)軸的溫度;煙霧探測器感測空氣中因?yàn)橄鹉z膠帶和煤塵等摩擦發(fā)熱或者其它原因產(chǎn)生的煙霧以及煙霧的濃度;行程開關(guān)檢測膠帶跑偏、膠帶上的煤位(煤位過高即堆煤)和膠帶撕裂;接近開關(guān)用來測量膠帶的速度。單片機(jī)不斷將采集到的溫度、速度、煙霧等數(shù)據(jù)上傳給上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。如果發(fā)生故障，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警， 并將故障信息傳給上位機(jī)，使其在屏幕上顯示，馬上采取措施消除故障或者實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

　　(2)硬件組成

　　溫度傳感器和煙霧探測器測得的模擬信號經(jīng)過濾波與放大之后，轉(zhuǎn)換為0～+5V電壓信號，然后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸入到單片機(jī)。單片機(jī)對此數(shù)字量與設(shè)定的上限值進(jìn)行比較，如果超出設(shè)定的范圍，則控制面板上相應(yīng)的指示燈閃爍，同時(shí)發(fā)出警報(bào)聲，直到相關(guān)人員排除故障。如果發(fā)生膠帶跑偏、堆煤、撕裂或者過速故障，行程開關(guān)、接近開關(guān)的常開觸點(diǎn)就會(huì)閉合，此開關(guān)量信號經(jīng)過RC低通濾波電路濾波后輸入單片機(jī)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警器報(bào)警，并將信號上傳給上位機(jī)。

　　①單片機(jī)。選用低功耗、高性能8位CMOS型微控制器AT89S52，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。

　　②溫度傳感器。選用美國E XE RG E N公司生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)型、高性價(jià)比的IRT P300L型紅外溫度傳感器。紅外線傳感器利用紅外線的物理性質(zhì)進(jìn)行測量， 包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測元件和轉(zhuǎn)換電路， 測量時(shí)不與被測物體直接接觸，具有靈敏度高、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。IRT P300L型紅外溫度傳感器的測溫范圍為0～1 50℃，輸出信號為4 ～ 20mA/0～5V的電信號，其測量精度不受污染、潮濕及電磁干擾環(huán)境的影響。

　　③煙霧探測器。選用SS-168P型光電式煙霧探測器， 用于檢測環(huán)境是否有煙霧及煙霧濃度。其功能特點(diǎn)：光電探測方式;吸頂安裝;光學(xué)迷宮;采用低功耗CMOS微處理器;特殊防潮設(shè)計(jì);具有手動(dòng)測試、手動(dòng)復(fù)位功能;工作性能穩(wěn)定可靠;工作電壓為9VDC/12VDC;煙霧靈敏度極高。

　　④行程開關(guān)。選用LXW5-11G1型，行程開關(guān)可以安裝在相對靜止的靜物或相對運(yùn)動(dòng)的動(dòng)物上，當(dāng)動(dòng)物與靜物發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，它可感知兩者之間的位移，并以連桿驅(qū)動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)閉合或分?jǐn)啵源藖砜刂齐娐返耐〝唷?/p>

　　⑤接近開關(guān)。選用LJ12A-3-4-Z/BY型電感式接近開關(guān)來檢測膠帶的運(yùn)行速度。電感式接近開關(guān)由高頻振蕩器、檢波電路、放大電路、觸發(fā)電路及輸出電路等組成。高頻振蕩器在接近開關(guān)檢測面產(chǎn)生交變電磁場，金屬物體接近接近開關(guān)檢測面時(shí), 金屬中產(chǎn)生的渦流吸收高頻振蕩器的能量, 使振蕩減弱以至停振。高頻振蕩器的振蕩及停振狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電信號，通過整形放大轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的開關(guān)信號，經(jīng)功率放大后輸出。

　　7 ControlNet監(jiān)控井下帶式輸送機(jī)傳感器及保護(hù)狀況

　　兗州礦業(yè)(集團(tuán))公司濟(jì)寧三號煤礦將ControlNet作為井下帶式輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)的主干網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的集中控制，操作員可以在地面調(diào)度室直接監(jiān)控帶式輸送機(jī)各類傳感器及各種保護(hù)狀況，還可以根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)備故障預(yù)測，及時(shí)排除故障，保障設(shè)備運(yùn)行。

　　(1)系統(tǒng)組成

　　①膠帶保護(hù)裝置。主要有跑偏開關(guān)、拉線開關(guān)、縱撕傳感器、堆煤傳感器、煙霧傳感器、打滑傳感器、灑水裝置以及沿線信號裝置等。

　　②電控裝置。以可編程控制器為核心，PLC實(shí)時(shí)測量采集過程量和現(xiàn)場數(shù)據(jù)，經(jīng)模塊綜合處理后，將數(shù)據(jù)傳送到現(xiàn)場所控制的設(shè)備，完成設(shè)備的自動(dòng)啟停;并由通信模塊送至井下網(wǎng)關(guān)和地面工作站;控制屏與主控分站連接， 從PLC獲取的現(xiàn)場設(shè)備信息，在控制屏上顯示并通過控制屏完成現(xiàn)場設(shè)備的控制。

　　③CST可控驅(qū)動(dòng)裝置。主要由可控啟動(dòng)傳輸部分、冷卻系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)組成，可控啟動(dòng)性能好，具有反饋系統(tǒng)，實(shí)時(shí)控制啟動(dòng)加速度又可實(shí)現(xiàn)可控制動(dòng)，使帶式輸送機(jī)按預(yù)定減速度在規(guī)定時(shí)間內(nèi)停車，調(diào)速精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、可靠性高。選用CST可降低基本膠帶張力，提高傳動(dòng)效率，較小的安全系數(shù)就可獲得較高的安全度。

　　④張緊裝置。采用YZL-300型液壓張緊裝置，可實(shí)現(xiàn)膠帶啟停時(shí)自動(dòng)張緊。

　　(2) ControlNet網(wǎng)絡(luò)集控的實(shí)現(xiàn)

　　通過PLC上通訊接口模塊把各帶式輸送機(jī)控制分站接入到井下ControlNet網(wǎng)，通過ControlNet把各分站監(jiān)控的信息傳送到地面調(diào)度控制中心進(jìn)行集中監(jiān)控。該礦現(xiàn)有東部、西部、北部、北擴(kuò)、16采區(qū)5條主煤流膠帶。各分站分東、西、北3個(gè)方向通過ControlNet把監(jiān)控信息傳送到井下網(wǎng)關(guān)(井下網(wǎng)關(guān)起到各路信息匯總、向上傳輸?shù)淖饔?，通過井下網(wǎng)關(guān)把數(shù)據(jù)傳送到地面調(diào)度控制中心進(jìn)行集中監(jiān)控。