论文部分内容阅读
摘 要：随着煤矿机械化水平的不断提高，高产高效综采工作面不断增加，煤炭运输环节更加重要，胶带输送机运输能力更加大，控制水平更加先进，国内外比较大型、现代化矿井胶带输送机都是集中控制、并且在井上操作，实现井下胶带机无人操作，既节省人员，又提高胶带机现代化管理水平，是煤矿发展的必然趋势。
关键词：煤矿 胶带运输机 集中控制 PLC
中图分类号：TD634 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（a）-0069-01
唐山矿业分公司B区共七条主运皮带，承担着井下所有原煤的运输任务，2014年根据集团公司的要求，我矿对其中的8070和7070皮带进行了集控改造，设置了性能完善、质量可靠、技术先进的胶带运输机集中控制系统，以实现胶带机群的集中控制及保护。
1 集中控制方案
在井上控制室的微机操作台对井下集控路线的胶带机开、停车能逆煤流，顺煤流方向连锁启动，顺煤流方向连锁停止系统中胶带机同时在速度正常后启动给煤机（集控台启动）在集中控制状态下，井下各分站受井上主站的集中控制，（将各分站控制开关打到集控位置）开停胶带机由井上主站发出，各分站控制机面板上的开停全部实效，但急停仍起作用，分站按急停钮时，该分站紧急停车，同时受连锁的后续胶带机的响应喂煤机也全部停车，各分站的监控数据和状态都通过数据传输到主站由主站对数据进行集中处理。分站对自身采集的数据进行判断处理，当发现监控设备出现故障时，该分站能自动关停本台胶带机，并使其受连锁的后部各胶带机和给煤机停车。
2 系统构成
系统由控制系统，保护系统，通讯系统和视频系统四个部分组成。
2.1 控制系统
控制系统由防爆箱，控制台，防爆电源箱，扩音通讯机，语言告警器，各种保护传感器等组成。
考虑到两条皮带的现场情况和控制距离，控制系统采用西门子的S7-300系列的PLC，控制层网络选用技术成熟的光纤以太网方式进行连接，将来的管理层夜选用工业以太网。通过光纤传输信号，在皮带机头和皮带沿线设置控制设备分站。控制设备分站负责现场的信号采集与现场的实时控制。
皮带控制方式设定为以下几种。
（1）远程控制方式，本机只有停车和急停的功能，设备的起停交给了地面调度室，远程控制时，必须两个主站控制台均在远程 控制方式下才能运行。
（2）集中控制方式，两条皮带连锁运行，8070皮带只有停机和急停功能，设备的起停由7070机头的主站控制台来控制，集中控制时，必须两个主站控制台均在集控方式下才能运行，各设备之间具有联锁关系，设备的启动要满足闭锁启动条件。集中控制可以做到系统的一键启动。
（3）就地控制方式，每条皮带可以进行单独的联锁起停控制。
（4）联锁方式，按下皮带机起动，停止按钮皮带机及其辅机按照程序设定的起动方式，自动起动，不需逐台按按钮起动。
2.2 保护系统
本系统具有超速、打滑、堆煤、超温、烟雾、纵撕、洒水、张力下降、跑偏、拉线等故障保护功能，通过它可以完成对闸抱闸电机的起停控制，并通过对起动开关的控制完成对4台主电机的起，停控制。当由故障时发处报警声，同时在控制台上也会出现各种保护信号的汉字指示灯显示。
2.3 通讯系统
为了便于皮带的维护和检修，在皮带沿线设置了有线通讯系统，该系统由扩音通讯机在皮带机沿线传连构成，通讯机PLC防爆箱进行供电，维修人员在有通讯机的位置都可以和主站控制台进行通话，通讯机采用扩音通讯方式，声音可达到110 dB，非常适合在高噪音的环境中使用。并且主站控制台将系统预警和故障报警的声音信号耦合到通讯系统内，整个系统可以及时了解设备的起停情况和原因。
除了配备有线通讯外，我们还配置了泄露通讯系统，在皮带机沿线铺设泄露电缆和基站设备，可以实现在皮带巷沿线任意地点与主站控制台的通话功能。
2.4 视频系统
在每台皮带机头和机尾各设置两台防爆摄像头，8070所有的摄像头和7070机尾的摄像头通过光纤传输到7070皮带机头的控制主站，7070机头的摄像头直接通过同轴电缆传输到7070皮带机头的控制主站，在7070机头的主站控制台设置两台防爆显示器，在防爆箱内设置两台四画面分割器，通过显示器可以方便的观察机头和机尾设备的运行情况。
在前端选用了星光级低照度的黑白摄像头，大大提高了低照度环境下的成像清晰度，其中机尾摄像头主要用于采集涨紧绞车和落煤点皮带的运行情况，机头摄像头用于采集机头部位和机头煤仓或搭接溜槽的工作情况。由于采用了光纤传输图像，使得现场的图像实时性更强，并且夜避免了井下复杂电气环境下的各种干扰信号，使得图像更加清晰。
3 集控的优势
（1）可实现自动化控制系统与生产管理系统数据共享。决策者通过管理工作站可根据各自权限远程访问监控上位机，得到现场生产数据。
（2）维护方便。I/O模块采用可拆卸端子排，出现故障时，控制室发出声光报警，可在几分钟内即可更换完毕。
（3）系统扩展方便，增加新设备或上后期工程，可以方便的加入节点，并通过网络在线修改程序。
（4）系统具有自诊断功能，能及时报告故障时间、位置、类型、等信息，更便于维护。
4 结语
该系统在我矿8070、7070两条皮带的应用实现了该条运输系统的地面远程集中监控，提高了皮带机输送系统的科技含量，有利于我矿的减员提效，减轻了维修工人的劳动强度，减少事故率，提高了设备使用寿命，具有良好的经济效益和社会效益，让我矿的原煤运输系统整体技术达到了一个新的层面。
参考文献
[1] 李建兴.可编程控制器应用技术[M].机械工业出版社，2004.
[2] 张运波，刘淑荣.工厂电气控制技术[M].高等教育出版社，2004.
[3] 易泓可.电气控制系统设计基础与范例[M].2版.机械工业出版社，2008，9.
[4] 张浩，谭克勤.现场总线与工业以太网应用技术手册[M].上海科学技术出版社，2004，1.
[5] 唐济扬.基于现场总线技术的先进控制系统[J].制造业自动化，2000（7）：31-35.
[6] 魏晓东.论现代大型综合监控系统[C]//中国土木工程学会水工业分会第四届理事会第一次会议论文集.
[7] 唐济扬.以太网与现场总线技术[J].国内外机电一体化技术，2002（5）.
关键词：煤矿 胶带运输机 集中控制 PLC
中图分类号：TD634 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（a）-0069-01
唐山矿业分公司B区共七条主运皮带，承担着井下所有原煤的运输任务，2014年根据集团公司的要求，我矿对其中的8070和7070皮带进行了集控改造，设置了性能完善、质量可靠、技术先进的胶带运输机集中控制系统，以实现胶带机群的集中控制及保护。
1 集中控制方案
在井上控制室的微机操作台对井下集控路线的胶带机开、停车能逆煤流，顺煤流方向连锁启动，顺煤流方向连锁停止系统中胶带机同时在速度正常后启动给煤机（集控台启动）在集中控制状态下，井下各分站受井上主站的集中控制，（将各分站控制开关打到集控位置）开停胶带机由井上主站发出，各分站控制机面板上的开停全部实效，但急停仍起作用，分站按急停钮时，该分站紧急停车，同时受连锁的后续胶带机的响应喂煤机也全部停车，各分站的监控数据和状态都通过数据传输到主站由主站对数据进行集中处理。分站对自身采集的数据进行判断处理，当发现监控设备出现故障时，该分站能自动关停本台胶带机，并使其受连锁的后部各胶带机和给煤机停车。
2 系统构成
系统由控制系统，保护系统，通讯系统和视频系统四个部分组成。
2.1 控制系统
控制系统由防爆箱，控制台，防爆电源箱，扩音通讯机，语言告警器，各种保护传感器等组成。
考虑到两条皮带的现场情况和控制距离，控制系统采用西门子的S7-300系列的PLC，控制层网络选用技术成熟的光纤以太网方式进行连接，将来的管理层夜选用工业以太网。通过光纤传输信号，在皮带机头和皮带沿线设置控制设备分站。控制设备分站负责现场的信号采集与现场的实时控制。
皮带控制方式设定为以下几种。
（1）远程控制方式，本机只有停车和急停的功能，设备的起停交给了地面调度室，远程控制时，必须两个主站控制台均在远程 控制方式下才能运行。
（2）集中控制方式，两条皮带连锁运行，8070皮带只有停机和急停功能，设备的起停由7070机头的主站控制台来控制，集中控制时，必须两个主站控制台均在集控方式下才能运行，各设备之间具有联锁关系，设备的启动要满足闭锁启动条件。集中控制可以做到系统的一键启动。
（3）就地控制方式，每条皮带可以进行单独的联锁起停控制。
（4）联锁方式，按下皮带机起动，停止按钮皮带机及其辅机按照程序设定的起动方式，自动起动，不需逐台按按钮起动。
2.2 保护系统
本系统具有超速、打滑、堆煤、超温、烟雾、纵撕、洒水、张力下降、跑偏、拉线等故障保护功能，通过它可以完成对闸抱闸电机的起停控制，并通过对起动开关的控制完成对4台主电机的起，停控制。当由故障时发处报警声，同时在控制台上也会出现各种保护信号的汉字指示灯显示。
2.3 通讯系统
为了便于皮带的维护和检修，在皮带沿线设置了有线通讯系统，该系统由扩音通讯机在皮带机沿线传连构成，通讯机PLC防爆箱进行供电，维修人员在有通讯机的位置都可以和主站控制台进行通话，通讯机采用扩音通讯方式，声音可达到110 dB，非常适合在高噪音的环境中使用。并且主站控制台将系统预警和故障报警的声音信号耦合到通讯系统内，整个系统可以及时了解设备的起停情况和原因。
除了配备有线通讯外，我们还配置了泄露通讯系统，在皮带机沿线铺设泄露电缆和基站设备，可以实现在皮带巷沿线任意地点与主站控制台的通话功能。
2.4 视频系统
在每台皮带机头和机尾各设置两台防爆摄像头，8070所有的摄像头和7070机尾的摄像头通过光纤传输到7070皮带机头的控制主站，7070机头的摄像头直接通过同轴电缆传输到7070皮带机头的控制主站，在7070机头的主站控制台设置两台防爆显示器，在防爆箱内设置两台四画面分割器，通过显示器可以方便的观察机头和机尾设备的运行情况。
在前端选用了星光级低照度的黑白摄像头，大大提高了低照度环境下的成像清晰度，其中机尾摄像头主要用于采集涨紧绞车和落煤点皮带的运行情况，机头摄像头用于采集机头部位和机头煤仓或搭接溜槽的工作情况。由于采用了光纤传输图像，使得现场的图像实时性更强，并且夜避免了井下复杂电气环境下的各种干扰信号，使得图像更加清晰。
3 集控的优势
（1）可实现自动化控制系统与生产管理系统数据共享。决策者通过管理工作站可根据各自权限远程访问监控上位机，得到现场生产数据。
（2）维护方便。I/O模块采用可拆卸端子排，出现故障时，控制室发出声光报警，可在几分钟内即可更换完毕。
（3）系统扩展方便，增加新设备或上后期工程，可以方便的加入节点，并通过网络在线修改程序。
（4）系统具有自诊断功能，能及时报告故障时间、位置、类型、等信息，更便于维护。
4 结语
该系统在我矿8070、7070两条皮带的应用实现了该条运输系统的地面远程集中监控，提高了皮带机输送系统的科技含量，有利于我矿的减员提效，减轻了维修工人的劳动强度，减少事故率，提高了设备使用寿命，具有良好的经济效益和社会效益，让我矿的原煤运输系统整体技术达到了一个新的层面。
参考文献
[1] 李建兴.可编程控制器应用技术[M].机械工业出版社，2004.
[2] 张运波，刘淑荣.工厂电气控制技术[M].高等教育出版社，2004.
[3] 易泓可.电气控制系统设计基础与范例[M].2版.机械工业出版社，2008，9.
[4] 张浩，谭克勤.现场总线与工业以太网应用技术手册[M].上海科学技术出版社，2004，1.
[5] 唐济扬.基于现场总线技术的先进控制系统[J].制造业自动化，2000（7）：31-35.
[6] 魏晓东.论现代大型综合监控系统[C]//中国土木工程学会水工业分会第四届理事会第一次会议论文集.
[7] 唐济扬.以太网与现场总线技术[J].国内外机电一体化技术，2002（5）.