技术 | 带式输送机的安全保护和智能巡检系统

皮带机是一种常用的连续输送机械，利用驱动滚筒与皮带之间的摩擦力曳引输送带和物料运行，其工作平稳可靠、对物料适应性好，输送能力强，具有广泛的应用范围。对于应用于水泥工业生产的皮带机而言，传送带的保护极其重要，如果保护不好，不仅严重影响工厂的正常生产，而且有比较大的安全隐患。目前，对皮带的保护主要通过将速度传感器串接到皮带机电机的控制回路中实现，但对皮带实际工作状态的检测和控制不够准确，常因误动作造成不必要的停机，对皮带安全运行的保护性差，也严重干扰和影响正常生产。

为解决现有皮带机控制系统存在的对皮带检测和控制不够准确，以及安全保护性能较差的问题，国内外很多工程应用和输送设备制造厂家通过采用PLC的皮带保护控制系统和智能巡检系统来降低故障停机的概率和缩短故障停机的周期，保障安全生产和设备正常运行。

该皮带保护控制系统的宏观构架图及具体组成构架见图1，2。皮带保护控制系统由检测装置、安全控制装置、连接检测装置和安全控制装置的安全PLC组成。

图1 皮带保护控制系统宏观构架图

图2 皮带保护控制系统组成构架图

检测装置用于检测皮带的运行状态，安全控制装置用于控制皮带机的工作状态和系统报警。保护控制系统还包括与安全PLC连接的急停按钮和远程控制器，急停按钮用于控制皮带机的紧急停机，远程控制器用于接收安全PLC发出的停机信号并将该停机信号发送给配电柜，使配电柜控制皮带机停机。安全控制装置包括与安全PLC连接的配电柜和报警器，用于控制皮带机的启停和发出警报信号。

安全PLC包括CPU模块、与CPU模块连接的安全输入、输出和通讯模块。CPU模块用于对安全输入模块的皮带运行状态异常信号进行处理并因此生成安全控制信号；安全输入模块与检测装置相连，用于接收皮带的运行状态异常信号，是信号接收器；安全输出模块与安全控制装置相连，用于将CPU模块的安全控制信号发送给安全控制装置，是信号发射器；通讯模块用于CPU模块与远程控制器通讯连接。

为增强皮带机的运行安全，及时停机避免造成损失和事故，检测的参数应包括：(1)皮带表面的裂缝；(2)皮带传输过程中的左右偏移量和皮带机尾轮的转速。检测结果能够综合地判断皮带的工作状态，准确度较高，可为安全运行提供保障。

带式输送机智能巡检系统的构架如图3所示，由轨道、机器人、充电与定位系统、信息传输系统、服务器与运营平台组成。智能巡检系统的核心是机器人(图4)，其本体具有：(1)自主导航，自主往返运动和检测到故障自动报警的性能；(2)自主定位，能够实时定位机器人和故障点所在位置；(3)自主避障，遇障碍物会自动报警；(4)自主充电，能实时监测电量情况，并且能够做到自主回充无线充电。

图3 智能巡检系统的系统构架图

图4 带式输送机巡检机器人(B1000一B2400型号皮带)

智能巡检系统具有较好的抗干扰性，不受距离电子设备1.2m处发出的电磁和射频干扰(频率400～500MHz，功率5w)，系统性能如下：

(1)最小转弯半径：100m；(2)最大爬坡角度：16°；(3)最大巡检速度：0.4m/s；(4)适用温度：-40～50℃；(5)IP等级：IP66；(6)额定电压：24V；(7)额定工作时间：10h；(8)定位精度：±20mm；(9)机身重量：30kg。

与PLC的皮带保护控制系统相比，利用机器人的皮带机智能巡检系统，(1)可以降低巡检人员的工作强度，而且大部分工作可由机器人取代；(2)减少对巡检人员的身体伤害，特别是环境恶劣的现场，减少职业病的发生；(3)减少检修人员的数量，减少企业人工成本，同时降低对检修人员的技能要求，机器人在检测到的故障的同时会给出解决方案。

在生产运行中，(1)可最大限度的降低故障停机的概率和缩短故障停机的周期，保证企业正常的生产，提高运营效率；(2)在设备故障初期能够及时检测并预警，防止故障加剧，降低设备的维修费用；(3)故障发生时，可以快速、直接的找到故障原因和位置，节省检修的时间；(4)通过巡检系统的大数据分析，对故障发生的时间、位置以及类型进行预判；(5)通过记录和保存皮带机发生故障的类型、位置和数量，方便对设备的运行情况进行分析判断，并且可以自动生成备品备件清单，与工厂现有系统进行集成。

基于安全PLC的皮带保护控制系统是以安全PLC作为控制核心，通过多个检测开关从不同维度获取皮带的实时工作状态， 继而通过安全PLC指令低压配电柜准确地控制皮带机运行，安全性能较高，解决了现有技术对皮带检测和控制不够准确和保护性差的问题。

随着传统设备安全和技术的升级改造，如果能融入新的科技元素，一定会焕发出新的生命力，为安全、高效的生产带来保障。机器人智能巡检系统用于皮带机的运维，不仅可降低工人的劳动强度，减少恶劣工况对工人的伤害，提升故障检测的准确性、实时性、可靠性、预判性，且能够提高检修效率，减少故障停机周期。因此，机器人巡检系统不是简单的取代人工，而是为人工服务，为现代工业保驾护航。

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