膠帶運輸機是煤礦的主要運輸工具，以華豐礦為例，井下采區(qū)布置膠帶輸送機達三十條之多，運輸距離總長上萬米，運輸系統(tǒng)能否安全高效地運行，直接決定著礦井的產(chǎn)量和效益，為此實現(xiàn)膠帶輸送機的集中控制意義重大．目前煤礦井下膠帶機集中控制主要采用現(xiàn)場總線技術(shù)，采用遠程分布式控制結(jié)構(gòu)來監(jiān)控運輸系統(tǒng)，而隨著工業(yè)以太網(wǎng)帶寬的增加、冗余措施的加強和自診斷程序的完善，完全可以滿足工礦企業(yè)自動化控制系統(tǒng)實時性的要求，現(xiàn)場總線+工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)成為皮帶集控的發(fā)展趨勢。
2、集中控制系統(tǒng)組成
華豐礦井下膠帶輸送機集中控制系統(tǒng)按功能層次共分四層：地面礦調(diào)監(jiān)控層、傳輸平臺層、采區(qū)集中監(jiān)控層、現(xiàn)場保護層。如圖1所示。
2.1地面調(diào)度監(jiān)控層
地面調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)山監(jiān)控工作站以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，可對各采區(qū)膠帶系統(tǒng)進行遠程實時監(jiān)控，實現(xiàn)事件記錄的存儲檢索，各種曲線報表的存儲檢索，實現(xiàn)故障的存儲分析與打印等。由兩臺控制微機實現(xiàn)雙機冗余熱備，當一臺出現(xiàn)故障時，自動切換另一臺微機，防止數(shù)據(jù)丟失或控制失控。
監(jiān)控軟件選用西門子WINCC，通過標準的OPC通訊接口程序完成與井下監(jiān)控分站的通訊，一方面將從監(jiān)控分站送上來的數(shù)據(jù)按照OPC規(guī)范放入WINCC的實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫中，另一方面，將來自工作站的調(diào)度命令轉(zhuǎn)發(fā)給控分站。符合OPC規(guī)范的參數(shù)庫和實施數(shù)據(jù)庫建立起來后，可以與WINCC平臺內(nèi)礦井其他自動化系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和聯(lián)動，消除信息孤島。
2.2通訊平臺層
通訊平臺層由礦用光纜和光纖交換機組成，可以根據(jù)現(xiàn)場皮帶數(shù)量、分布地點等條件，建設(shè)成星形或環(huán)網(wǎng)等拓樸結(jié)構(gòu)，布置百兆或千兆防爆工業(yè)級網(wǎng)絡(luò)交換機，華豐礦統(tǒng)一規(guī)劃，建設(shè)全礦井千兆光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，安裝西門子X400環(huán)網(wǎng)交換機，成為包括膠帶輸送機集控等全部自動化系統(tǒng)的傳輸平臺，并可做為視頻、語音監(jiān)控的傳輸通道，實現(xiàn)三網(wǎng)合一。
2.3采區(qū)皮帶集中監(jiān)控層
采區(qū)皮帶集中監(jiān)控層即井下監(jiān)控分站，一是通過工業(yè)以太網(wǎng)完成與地面調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換；二是采用現(xiàn)場總路線方式與每條膠帶輸送機綜合保護實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，并實現(xiàn)當?shù)丶斜O(jiān)控。監(jiān)控分站主要由高性能工業(yè)嵌入式通訊服務(wù)器、后備防爆工作電源、防爆殼體組成，支持多規(guī)約、多波特率、多通訊方式。軟件內(nèi)核部分采用嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，通訊及監(jiān)控軟件采用外掛式軟件模塊。
2.4現(xiàn)場保護層
膠帶機保護層由主機、溫度、煙霧、縱向撕裂、急停開關(guān)、機頭煤位、斷帶檢測及通訊模塊等組成，主要實現(xiàn)膠帶機所需的各種保護，完成事件記錄、故障、開關(guān)控制、通訊等功能，主機采用高性能的單片機，采用雙CPU設(shè)計結(jié)構(gòu)，既提高了通信速度，又提高了保護的可靠性；特殊的工作電源設(shè)計，保證在故障情況下能夠使保護可靠動作，并記錄故障類型；靈活的保護配置，確保了動作的選擇性、可靠性和速動性。
2.5視頻及語音系統(tǒng)
采區(qū)運輸系統(tǒng)同時配備了完善的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和語音傳輸系統(tǒng)。視頻監(jiān)控主要采用光纖低照度防爆攝像儀，在每部膠帶機轉(zhuǎn)載點、機頭、機尾處設(shè)置，同時采用視頻服務(wù)器集中接入工業(yè)以太網(wǎng)的方式，實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)上傳，地面控制室設(shè)有工業(yè)監(jiān)視電視顯示系統(tǒng)。語音系統(tǒng)主要采用IP電話和IP廣播實現(xiàn)井下現(xiàn)場與地面集控中心聯(lián)絡(luò)。
3、系統(tǒng)特點
(1)控制方式靈活，可實現(xiàn)遠程集中控制，遠程單機控制，現(xiàn)場集中控制，現(xiàn)場單機控制。在設(shè)備聯(lián)鎖情況下，任意～臺設(shè)備均可作為主控實現(xiàn)連鎖啟動和停車，在任意主機上均顯示本輸送線上所有設(shè)備的運行情況和故障信息，使整個輸送設(shè)備線只有一名巡檢人員成為可能。
(2)保護全面，具有打滑保護、溫度、煙霧、縱向撕裂、急停開關(guān)、機頭煤位、斷帶檢測、自動調(diào)整皮帶張力的功能、語音報警及語音放大及用戶自選項等多種輸入保護。
(3)功能齊全，可根據(jù)現(xiàn)場需要實現(xiàn)順煤流、逆煤流啟動，具有開車預(yù)警、檢修閉鎖、強行啟動、定值掉電不丟失功能，還具有語音總線以實現(xiàn)多臺設(shè)備相互通話功能。
(4)控制軟件功能強大，能夠組態(tài)礦井所有膠帶輸送機運行的工況，實時顯示膠帶機和各種保護傳感器的工作狀態(tài)，顯示膠帶機的故障類型，分站之間通信是否異常；并能對歷史數(shù)據(jù)查詢、打印。
(5)采用工業(yè)以太網(wǎng)傳輸，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)、視頻、語音三網(wǎng)合一，同時工業(yè)以太網(wǎng)可以做為全礦井的自動化傳輸平臺，避免了重復(fù)投入，節(jié)約了大量的通訊線路費用和維護工作量。
4、結(jié)論
華豐礦通過現(xiàn)場總線+工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對井下膠帶輸送機集中控制，數(shù)據(jù)、語音、圖像三網(wǎng)合一。該系統(tǒng)功能齊全、控制方式靈活、工作可靠，經(jīng)濟性好，實現(xiàn)了順煤流開車和集中控制連鎖，在煤礦原煤運輸中具有較高的推廣應(yīng)用價值。
