1、引言
70年代后期，陜西韓城礦務局桑樹坪礦在國內首次嘗試了用于JT-100大型鋼纜
輸送機的串級調速系統。對于大型輸送機電氣保護系統，一般可分為3大部分：一是輸送帶部分保護，至少有100處設行程開關；二是機械及液壓制動部分保護，有25處保護接點；三是串級調速部分保護，可檢測的保護項有36處。但仍有許多無法檢測到的保護項目。
大型輸送機系統出現故障后，無論是何種故障，系統自動立即安全制動，但不能記憶和顯示故障內容。結果帶來以下兩方面的隱患：一是給機械設備造成很大沖擊，致使輸送帶多次斷帶，不僅造成重大經濟損失，而且埋下了重大不安全隱患；二是排除故障很困難，需要非常熟練的技術人員處理。
近年來，大型輸送機串級調速系統的機械、電氣故障率不斷增高，嚴重的影響正常的安全生產，因而，研究和建立了JT-1000大型輸送機串級調速的監控系統。
2、理想的監控系統應具有如下功能
(1)把故障進行分類，故障性質不同處理辦法也不同。原系統凡出現故障，都實行安全制動的辦法。應減少故障停車時的安全制動次數，避免對機械設備、特別是1000m長的輸送帶沖擊次數，以延長膠帶的使用壽命，減少斷帶的次數。
(2)能記憶顯示故障情況或推測故障原因，以便于系統的維護和檢修。
3、串級調速監控系統可選擇的幾種方案
(1)傳統的控制方案是將有關故障回路的接點按串聯、并聯連接在控制回路中，按系統要求聯鎖。
(2)在線辯識方案，因串調系統動態響應快，則難以滿足在線診斷的實時性要求。
(3)智能故障專家診斷系統，由于系統龐大、建設周期長，投入大，因而可實施性差。
(4)建立串級調速系統故障監控模型，便于實現串級調速的監控。
本系統利用人工智能技術、PLC靈活的數據處理能力、友好的人機界面、來實現串級調速系統的故障監視和診斷功能。監控系統能方便地移植到原來的控制系統當中，無需組成一個相對獨立的監控系統。
4、串級調速的故障監控模型
大型輸送機串級調速系統運行時，無論發生何種故障，均需及時對故障進行處理。并根據故障處理快速性的要求進行分類，在每一類中根據故障處理方式又可分成組，在每一組中又可分成單元，每個單元由8個故障編號組成，每個故障編號直接對應一個PLC的輸入點或PLC的中間繼電器，因而，需建立如圖1所示的故障模型。
5、硬件設計
硬件系統由S7-200系列的PLC和人機界面TD200組成，如圖2所示。
(1)故障信號采集：系統故障分為由開關接點直接送入PLC的I口經PLC進行運算或邏輯判斷將結果送入PLC的中間繼電器；模擬量經A/D輸入板送入到PLC中。
(2)速度信號：由旋轉編碼器送入PLC中。
(3)控制指令：由操作臺按鈕和人機界面上的按鈕直接送入PLC中。
(4)輸出控制：開關量由PLC直接驅動繼電器，將接點中入原來的控制系統中；模擬量D/A輸出板送出，經放大電路接入原來的系統。
(5)人機界面：采用TD200，可設定故障參數上、下線預定值，顯示故障名稱，查詢故障原因。但內容不超過80條。
6、軟件設計
本系統依據電氣傳動系統通用電氣故障模型，充分發揮PLC的數據處理能力作用，用相應的語言來完成了兩個推理機和一個智能查詢系統。其知識庫則由系統設計人員根據系統的運行情況和系統維護人員的經驗來建立，也可由系統維護人員作補充修改，本系統的一個缺陷是無系統學習功能。
7、智能咨詢
借助推理機和已建立的知識庫，在人機界面上通過故障查詢，對示檢測或檢測困難的故障作出可能性說明，以幫助維修工檢查，縮短排查時間，提高效率，這是本系統的一重要功能。
8、實驗結果
(1)故障監控實驗
(2)智能咨詢實驗
1)自動顯示故障名稱：凡故障信號采集到故障時顯示故障名稱。
2)自動顯示故障的可能范圍：若故障信號未采集到故障時顯示故障范圍。
3)人為查詢到故障樹的有關內容，查詢歷史故障，顯示故障時間和內容，以幫助排除故障。
模擬實驗表明，該系統實現了預期的功能，滿足故障監控和咨詢。故障咨詢時，系統不是完全依賴所采集的故障信息進行診斷，而是從大型輸送機串級調速系統本身出發，對各種可能進行綜合，對采集困難或每采集到的故障能給予提示，表明系統具有“傻瓜”型特性。
9、結語
(1)依據電氣傳動系統通用故障模型，用PLC實現了大型輸送機串級調速系統的故障監控和咨詢。方法簡單，可方便地移值到串級調速控制系統中，滿足實時性要求。
(2)用PLC實現了電氣傳動通用故障模型的應用，此方法可廣泛地應用到電氣傳動系統當中，簡單實用。
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