Как показал анализ технологических схем конвейерного транспорта основных шахт Донбасса, схемы содержат промежуточные бункеры между участковыми и магистральными конвейерами для аккумулирования горной массы в основном с целью сглаживания неравномерности забойных грузопотоков
В настоящее время на шахтах практически все конвейерные линии автоматизированы. Однако существующие технические средства автоматизируют только конвейера без учета работы бункеров. Управление бункером (открытие, закрытие затвора или включение, отключения питателя) осуществляется оператором. Наличие человека в контуре управления не позволяет перевести работу конвейерного транспорта в автоматический оптимальный режим в соответствии с принятым критерием управления.
В работе [1] предложено ряд критериев управления конвейерным транспортом. По нашему мнению наиболее приемлемым является следующая формулировка критерия – минимальное время простоя добычных участков по причине отказов конвейерной линии. Данный критерий реализуется путём регулирования процесса загрузки и разгрузки аккумулирующего бункера в зависимости от количества груза в бункере и находящегося в данный момент на ленте участкового и магистрального конвейеров. Поэтому разработка устройства автоматического управления типа УБК состоянием бункера в согласовании с работой конвейеров является актуальной задачей.
На первом этапе разработки устройства важным является выбор базовой системы автоматизации конвейерной линии. В работе [1] обоснована структура требуемой системы автоматизации, разработан алгоритм управления. Система ориентирована на применение микропроцессорных систем управления, обладающими широкими функциональными возможностями с аппаратной и программной перенастройкой системы управления под конкретную технологическую структуру объекта управления. Из существующих систем автоматизации наиболее приемлемой является система автоматизированного управления конвейерными линиями типа САУКЛ [2]. Система выполняет все необходимые функции по управлению, контролю, защите и блокировкам, в соответствии с требованиями, предъявляемыми нормативными документами по эксплуатации конвейерного транспорта. Технические средства системы выполнены с применением микроконтроллеров и рассчитаны на применение в подземных выработках шахт, опасных по газу и пыли, но могут также применяться на рудниках, обогатительных фабриках и других предприятиях. На рисунке 1 приведена обобщенная структурная схема системы САУКЛ с указанием взаимосвязей с проектируемым устройством управления бункером УБК.
На рисунке 1 обозначено: БУК1-БУКn – блок управления конвейером №1…n; БД1-БДn – блок датчиков конвейера №1…n (датчики скорости, схода ленты, заштыбовки, температуры приводного барабана и другие, предусмотренные требованиями по контролю и защиты конвейеров); МЛ1-МЛn – линейные модули, к каждому из которых подключаются датчики; ЛС – двухпроводная линия связи; ПУ – пульт управления; АЛС – адаптер линии связи; АПУ – адаптер пульта управления; ИБП – источник бесперебойного питания.
Рисунок 1 – Структурная схема системы автоматизации конвейерной линии с промежуточным бункером на базе системы САУКЛ
Устройство УБК должно подключаться к блоку БУК соответствующего конвейера, на который осуществляется выгрузка угля из бункера (например, конвейер 2).
Для совместной работы с системой САУКЛ устройство УБК должно быть выполнено на микропроцессорных элементах и содержать адаптер интерфейса RS 485 для передачи информации.
На втором этапе разработки устройства важным является выбор типа и конструкции бункера. По нашему мнению, в качестве базового может быть принят механизированный бункер типа БС, схема которого приведена на рисунке 2. Конструкция бункера представляет собой прямолинейный грузовмещающийся желоб (3), в днище которого расположен трехцепной скребковый конвейер(2), осуществляющий выгрузку материала из бункера. Для загрузки бункера служит распределительный конвейер (1), перемещающийся по бортам в верхней части грузовмещающего желоба
Рисунок 2 – Схема механизированного бункера БС
Приводные блоки и тяговые цепи применены от серийно выпускаемых скребковых конвейеров
В соответствии с выше изложенным разработано устройство УБК, структурная схема которого приведена на рисунке 3.
Рисунок 3 – Структурная схема устройства УБК
На рисунке 3 обозначены следующие блоки устройства: БСЗ – блок согласования и защиты; МК – микроконтроллер; АППИ – адаптер приема, передачи информации; БВК – блок вывода команд; ППИР – пульт индикации и проверки работоспособности устройства.
Информация в устройство поступает от дискретных (контактных) и аналоговых датчиков, в частности:
дискретные – «включен, выключен» от пусковой аппаратуры соответственно участкового конвейера, магистрального конвейера, распределительного конвейера бункера, скребкового конвейера бункера; «нижний, верхний уровень загрузки бункера» от электродных датчиков;
аналоговые – «нагрузка на ленту» соответственно участкового и магистрального конвейеров от конвейерных весов или датчиков активной мощности, потребляемой приводными электродвигателями конвейеров.
Входные сигналы поступают в блок БСЗ, где осуществляется, во-первых, преобразование токовых сигналов от аналоговых датчиков в сигнал напряжения, для этого используются прецизионные резисторы; во-вторых, осуществляется гальваническая развязки линии связи устройства с контактными датчиками (например, с помощью транзисторных оптопар АОТ128Б); в-третьих, осуществляется защита микросхем устройства от возможных перенапряжений в соединительных линиях датчиков с помощью стабилитронов и резисторов, которые также обеспечивают искробезопасность линий датчиков, что важно для использования устройства в подземных условиях шахт.
Микроконтроллер МК обеспечивает обработку информации и выработку управляющих команд. В качестве микроконтроллера может быть принят любой микроконтроллер с встроенным АЦП, например Атmega 16.
Для передачи команд управления на исполнительные устройства – магнитные пускатели, например, серии ПВИ (взрывозащищённого с искробезопасными цепями дистанционного управления) блок БВК содержит тиристорные оптопары, например типа АОУ103Б. Включение светодиода оптопары вызывает открытие тиристора. Тиристор оптопары должен включаться непосредственно в цепь дистанционного управления магнитного пускателя.
Для передачи информации между устройством УБК и системой САУКЛ или центральной ЭВМ устройство содержит специальный адаптер АПИПИ интерфейса RS-485, например, микросборка МАХ1480В фирмы MAXIM, которая содержит, кроме собственно приемника и передатчика, преобразователь напряжения с разделительным трансформатором для их питания и оптронные развязки входных цепей. Эти элементы позволяют обеспечить гальваническую развязку линии связи и присоединяемых к ней устройств.
Блок питания БП должен быть искробезопасным.
Обобщенный алгоритм работы устройства заключается в следующем. При наличии угля в бункере и работе магистрального конвейера осуществляется включение скребкового конвейера в бункере, и уголь выгружается на ленту магистрального конвейера. Причем в зависимости от загрузки конвейера подача угля из бункера может быть дозированной путем включения, выключения скребкового конвейера. В случае остановки магистрального конвейера и работе участкового конвейера осуществляется включение распределительного конвейера и загрузка бункера.
Библиографический список
1. Жиляев А.В.,Оголобченко А.С. Структура системы автоматизации конвейерного транспорта с загрузкой из бункеров. // Збірник наукових праць 4-ї Міжнародної науково-технічної конференції аспирантів та студентів в м. Донецьку 10-14 травня 2004 р. – Донецьк, ДонНТУ, 2004 – c.33-38.
2. Ткачев В.В., Козарь Н.В., Проценко С.Н., Шевченко В.И. Компьютерная система автоматизированного управления конвейерным транспортом. / Горный журнал, №6,1999. – c.48-50.