1、概述
煤礦企業(yè)的原煤主運(yùn)輸系統(tǒng)通常采用
帶式輸送機(jī)。該運(yùn)輸系統(tǒng)承擔(dān)著井下采掘面原煤運(yùn)往地面儲(chǔ)煤倉(cāng)的重任，系統(tǒng)運(yùn)行的效率與安全直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。由于原煤運(yùn)輸線路長(zhǎng)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)多、工藝復(fù)雜、運(yùn)輸量不均衡、設(shè)備負(fù)荷變化大、頻繁停車(chē)等原因，造成用人多、電力損耗大，事故率居高不下�，F(xiàn)代煤礦不斷追求高產(chǎn)高效，唯有采用先進(jìn)的控制方式，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸過(guò)程和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化集中監(jiān)視與控制，最終實(shí)現(xiàn)減人提效的目標(biāo)。
本文主要介紹小屯礦全礦井帶式輸送機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)的研制與應(yīng)用情況。該系統(tǒng)集控制、監(jiān)視、監(jiān)測(cè)、保護(hù)和管理的功能于一體，實(shí)現(xiàn)了原煤運(yùn)輸系統(tǒng)整體自動(dòng)化、智能化及控制與管理一體化。
2、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)對(duì)象和功能
(1)監(jiān)測(cè)對(duì)象
監(jiān)測(cè)對(duì)象主要包括6臺(tái)給煤機(jī)、1臺(tái)振動(dòng)篩、1臺(tái)破碎機(jī)和21臺(tái)帶式輸送機(jī)，運(yùn)輸路線總長(zhǎng)度為3120 m，輸送能力為300 t/h。共分為6個(gè)工藝流程，雙生產(chǎn)線并聯(lián)運(yùn)行。
(2)主要功能
1)多種操作方式
每臺(tái)設(shè)備機(jī)頭旁均設(shè)有就地操作控制箱，其控制方式有集中聯(lián)動(dòng)、集中手動(dòng)、就地聯(lián)動(dòng)、就地手動(dòng)及禁止起動(dòng)等方式，系統(tǒng)操作靈活、可靠。集中方式時(shí)，則設(shè)備由集控室操作員通過(guò)上位機(jī)操作。
2)多種流程選擇
在聯(lián)動(dòng)方式下，可根據(jù)工藝選擇運(yùn)輸流程。選擇順煤流時(shí)，帶式輸送機(jī)啟動(dòng)按順煤流方向，并根據(jù)輸送機(jī)速度、長(zhǎng)度延時(shí)開(kāi)車(chē)，以減少運(yùn)行時(shí)間，系統(tǒng)停止或無(wú)煤時(shí)延時(shí)自動(dòng)停車(chē)；重載啟動(dòng)時(shí)按逆煤流方向啟動(dòng)。
3)完善的保護(hù)
按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，設(shè)置了跑偏、打滑、撕裂、煤位等傳感器。當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，嚴(yán)重故障時(shí)緊急停車(chē)，有效地防止事故的發(fā)生和故障擴(kuò)大化。帶式輸送機(jī)主滾筒和機(jī)頭設(shè)置并聯(lián)運(yùn)行的雙溫度、煙霧傳感器，并設(shè)置超溫灑水裝置。當(dāng)檢測(cè)到煙霧或超溫時(shí)系統(tǒng)報(bào)警、設(shè)備停機(jī)并自動(dòng)灑水。
4)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
運(yùn)行中對(duì)電機(jī)的電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析，當(dāng)發(fā)生電流超限或突變時(shí)報(bào)警，嚴(yán)重時(shí)停機(jī)。
5)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)
有強(qiáng)大的信息處理功能，其報(bào)警信息、運(yùn)行參數(shù)、操作記錄等信息自動(dòng)形成標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)庫(kù)文件，并在硬盤(pán)長(zhǎng)期保存，供信息系統(tǒng)調(diào)用。集控系統(tǒng)與調(diào)度電話(huà)系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)一起構(gòu)成完整的操作、調(diào)度、監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的遙測(cè)、遙信、遙控。
3、系統(tǒng)配置
整個(gè)集中控制系統(tǒng)由上位機(jī)部分、PLC可編程序控制器部分、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及傳感器三大部分組成，系統(tǒng)還具有現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)視系統(tǒng)和選播語(yǔ)音通訊系統(tǒng)。
(1)上位機(jī)部分
上位機(jī)部分主要由2臺(tái)工控機(jī)、2臺(tái)大屏幕顯示器、打印機(jī)、不間斷電源等組成。
上位機(jī)安裝在集中控制室內(nèi)，正常工作時(shí)2臺(tái)同時(shí)運(yùn)行，互為備用，1臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)，不影響系統(tǒng)的運(yùn)行。配置為PⅢ-800型CPU/128 M內(nèi)存/40 G硬盤(pán)/40速光驅(qū)／大屏幕監(jiān)示器。
上位機(jī)運(yùn)行組態(tài)軟件RSView32和通訊軟件RSLinx。RSView32軟件運(yùn)行于Windows環(huán)境下，提供數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、以及信息管理等功能。它使用1個(gè)開(kāi)放型平臺(tái)．支持ODBC、OLE、DDE和OPC標(biāo)準(zhǔn)，具有齊全的目標(biāo)定位式（Object-Oriented）編程、報(bào)警、趨勢(shì)圖、事件檢測(cè)、數(shù)據(jù)輸入、通信等功能，支持具有1500個(gè)外部標(biāo)簽的開(kāi)放型數(shù)據(jù)庫(kù)，是一種適應(yīng)高速度和高可靠性要求的開(kāi)放的組態(tài)軟件。系統(tǒng)在RSView32平臺(tái)上開(kāi)發(fā)和運(yùn)行，具有以下功能：
1)動(dòng)態(tài)監(jiān)控
形象逼真的動(dòng)態(tài)監(jiān)控界面，操作靈活方便。
2)實(shí)時(shí)顯示
設(shè)備的狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示，在集控方式下通過(guò)鼠標(biāo)、鍵盤(pán)對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作。
3)實(shí)時(shí)報(bào)警
設(shè)備運(yùn)行故障和工藝參數(shù)異常在監(jiān)控上位機(jī)實(shí)時(shí)報(bào)警，并在計(jì)算機(jī)硬盤(pán)上永久記錄。
4)自動(dòng)記錄
對(duì)電流等工藝參數(shù)自動(dòng)記錄，并顯示實(shí)時(shí)的或歷史的資料曲線。
(2) PLC部分
系統(tǒng)采用全分布式控制結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖1所示。主控室位于地面，在地面和井巷中共設(shè)9個(gè)PLC控制站，即1個(gè)總站( HSC)和8個(gè)分站（CSl-CS8），各站分別配置CPU單元；在主控室設(shè)2臺(tái)上位監(jiān)控機(jī)，運(yùn)行人機(jī)界面軟件RSVIEW32。各PLC站與上位機(jī)之間通過(guò)工業(yè)局域網(wǎng)DH485聯(lián)接。PLC控制站負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和控制，通過(guò)上位機(jī)，可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和集中控制。
系統(tǒng)采用美國(guó)ROCKWELL公司A-B品牌的PLC，地面主控制站為SLC5/03型，井下控制站為MicroLogix1500型。SLC5/03支持遠(yuǎn)程I/O和本地?cái)U(kuò)展功能，支持各種離散量、模擬量及特殊功能模塊，最大容量為8192個(gè)I/O點(diǎn)，內(nèi)置一個(gè)RS232和一個(gè)DH-485通訊口，是一種功能高度集成的中型規(guī)模的控制器。MicroLogix1500支持本地?cái)U(kuò)展功能，支持離散量和模擬量模塊，最大容量為150多個(gè)I/O點(diǎn)，內(nèi)置1個(gè)RS232通訊口，是一種靈活緊湊的小型控制器。這兩種產(chǎn)品均提供了功能強(qiáng)大的處理器指令集、高級(jí)的編程工具以及可擴(kuò)展的產(chǎn)品功能，適用于在工業(yè)環(huán)境組建完善、靈活的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
DH-485通訊網(wǎng)絡(luò)是由A-B公司推出的一種工業(yè)通訊協(xié)議，支持多達(dá)32個(gè)節(jié)點(diǎn)，無(wú)中繼，單鏈路通訊距離達(dá)1200 m，通訊速率9600~19200 bps可選。本系統(tǒng)建立了兩個(gè)通訊鏈路，通過(guò)CSl~CS5及HCS的RS232通訊口建立了鏈路1，由CS6~CS8、HCS的DH485通訊口及上位機(jī)建立了鏈路2，在每個(gè)鏈路上各設(shè)1個(gè)中繼器。通過(guò)數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)將各控制站聯(lián)接成一個(gè)整體。
(3)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及傳感器部分
1)控制方式
每臺(tái)設(shè)備機(jī)頭旁均設(shè)有就地操作控制箱，其控制方式有集控（自動(dòng)、手動(dòng)）、就地和原系統(tǒng)等方式，使系統(tǒng)操作靈活方便。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可切換到原有系統(tǒng)正常運(yùn)行。
2)自診斷功能
系統(tǒng)軟件具有自診斷功能，在設(shè)備起動(dòng)前，對(duì)設(shè)備的保護(hù)裝置和傳感器及設(shè)備環(huán)境（如電網(wǎng)電壓是否正常）進(jìn)行一次自檢；設(shè)備起動(dòng)時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)從現(xiàn)場(chǎng)反饋實(shí)際狀態(tài)信號(hào)，防止指令與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)不一致。
3)運(yùn)輸流程
在聯(lián)動(dòng)方式下，可根據(jù)工藝選擇運(yùn)輸流程，帶式輸送機(jī)啟動(dòng)按順煤流方向，并根據(jù)其速度、長(zhǎng)度延時(shí)開(kāi)車(chē)，以減少運(yùn)行時(shí)間；重載啟動(dòng)時(shí)，按逆煤流方向啟動(dòng)；系統(tǒng)停止或無(wú)煤時(shí)延時(shí)自動(dòng)停車(chē)。
4)設(shè)置各類(lèi)保護(hù)
a．長(zhǎng)度大于30 m的帶式輸送機(jī)，設(shè)置跑偏開(kāi)關(guān)；長(zhǎng)度小于50 m的帶式輸送機(jī)在機(jī)頭、機(jī)尾各設(shè)置一對(duì)跑偏開(kāi)關(guān)；對(duì)于大于50 m的帶式輸送機(jī)，每隔50 m設(shè)置一對(duì)跑偏開(kāi)關(guān)，一級(jí)跑偏用于故障報(bào)警，二級(jí)跑偏用于故障停車(chē)。
b．所有帶式輸送機(jī)均設(shè)置速度傳感器，用于檢測(cè)打滑及超速等異常情況。
c．在給煤機(jī)或溜槽處加裝膠帶縱向撕裂保護(hù)，以防止有大型異物時(shí)損壞膠帶事故的擴(kuò)大化。
d．在易發(fā)生堵塞的溜槽加裝溜槽堵塞傳感器，防止溜槽堵塞而損壞膠帶機(jī)。
e．所有滾筒設(shè)置溫度傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)滾筒溫度；在機(jī)頭設(shè)置雙感煙探測(cè)器與雙溫度傳感器，并聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)一個(gè)感測(cè)到煙霧或高溫即報(bào)警；設(shè)有自動(dòng)灑水裝置。當(dāng)帶式輸送機(jī)嚴(yán)重打滑產(chǎn)生高溫或發(fā)生火災(zāi)時(shí)，設(shè)備停機(jī)并自動(dòng)灑水。
f．帶式輸送機(jī)每100 m設(shè)起動(dòng)預(yù)警裝置，設(shè)備啟動(dòng)前發(fā)出預(yù)警信號(hào)，提示有關(guān)人員立即遠(yuǎn)離設(shè)備。
g．對(duì)所有電機(jī)的電流監(jiān)測(cè)，運(yùn)行中對(duì)電機(jī)的電流進(jìn)行分析，并與速度傳感器配合報(bào)告空載、重載、電機(jī)空轉(zhuǎn)等狀態(tài)。
h．煤倉(cāng)設(shè)置高低煤位傳感器。
1．當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，并在硬盤(pán)上記錄。對(duì)停機(jī)類(lèi)故障，故障設(shè)備和上游設(shè)備立即停止運(yùn)行，其下游設(shè)備待煤流排空后經(jīng)延時(shí)依次停止運(yùn)行。
j．對(duì)需要在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的保護(hù)裝置，安裝試驗(yàn)反饋信號(hào)（電鈴），試驗(yàn)保護(hù)可靠時(shí)，發(fā)出聲音信號(hào)。
k．為解決雙生產(chǎn)線同時(shí)運(yùn)行時(shí)煤量的平衡問(wèn)題，對(duì)其中一條生產(chǎn)線的給煤機(jī)使用變頻器調(diào)節(jié)給煤量，減少重載停車(chē)次數(shù)。
1．在相應(yīng)地點(diǎn)分別安裝8臺(tái)攝像機(jī)，組成工業(yè)電視系統(tǒng)，并在相應(yīng)長(zhǎng)度安裝信號(hào)放大器，以保證信號(hào)清晰可靠。
m．各操作點(diǎn)與集控室之間通過(guò)選播語(yǔ)音通訊系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，以保證各操作點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)情況的快速匯報(bào)與反饋，語(yǔ)音通訊具有選播與群呼的雙向雙工通訊功能，語(yǔ)音清晰洪亮，即使在設(shè)備噪音很大的現(xiàn)場(chǎng)
也能保證通訊的可靠性。
4、控制原理及軟件
本系統(tǒng)控制軟件的開(kāi)發(fā)工具采用RSLogix500軟件，它提供了基于Windows的操作接口和豐富的指令集。DH-485網(wǎng)絡(luò)采用RSLinx軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊。控制軟件采用梯形圖編制，通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)由上位機(jī)下載到PLC中。
PLC控制軟件包括以下參數(shù)組態(tài)或功能模塊：
(1)參數(shù)組態(tài)
系統(tǒng)的基本參數(shù)組態(tài)包括控制器型號(hào)、通訊信道組態(tài)、電源模塊組態(tài)、I/O模塊的組態(tài)等。
(2)功能模塊
1)系統(tǒng)安全處理模塊
主要包括上電復(fù)位、系統(tǒng)自診斷、急�；蚴鹿侍幚淼�。
2)塊傳輸處理模塊
控制站間的通訊采用塊傳輸機(jī)制進(jìn)行。
3)模擬量處理模塊
包括模擬量模塊的組態(tài)、模擬量數(shù)據(jù)的量程變換運(yùn)算等。
(3)運(yùn)算
1)電流參數(shù)處理運(yùn)算
包括電機(jī)電流超限分析和突變分析。
2)設(shè)備邏輯控制運(yùn)算
5、系統(tǒng)特點(diǎn)
(1)可靠性高
選用先進(jìn)的美國(guó)ROCKWELL公司A-B品牌的MicroLogix1500可編程控制器。系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性好，可靠性高，數(shù)據(jù)處理速度快。McroLogix1500具有32K程序內(nèi)存及4K附加數(shù)據(jù)內(nèi)存的存貯能力，具有多達(dá)99個(gè)編程指令，典型掃描時(shí)間僅0.9 ms/K。
(2)安全性好
采用全分布式控制結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)具有較高的安全性，各站之間既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系，局部出現(xiàn)故障，不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。
(3)通訊距離遠(yuǎn)
通訊網(wǎng)絡(luò)速度快，距離遠(yuǎn)，可靠性高。DH485網(wǎng)絡(luò)是實(shí)時(shí)工業(yè)控制局域網(wǎng)絡(luò)，提供了在PLC之間、PLC與HMI工作站及遠(yuǎn)程I/O控制站之間的實(shí)時(shí)、快速的對(duì)等通訊，通訊波特率達(dá)19.2 kbps，兩節(jié)點(diǎn)之間最大通訊距離達(dá)3050 m。
(4)操作方便
界面直觀友好，操作簡(jiǎn)便，功能齊全。RS-VIEW32軟件是一種可集成的、基于組件的HMI系統(tǒng)，為直觀、有效的監(jiān)視和運(yùn)行控制系統(tǒng)提供了極大的靈活性。
(5)布線方便
由于采用遠(yuǎn)距離通訊網(wǎng)絡(luò)，使布線更加方便，并大大減少電纜用量。
(6)維護(hù)方便
維護(hù)方便，運(yùn)行費(fèi)用低。系統(tǒng)擴(kuò)展方便，可隨時(shí)增加節(jié)點(diǎn)，并可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)由集控室在線修改程序�？刂破骱途W(wǎng)絡(luò)可靠性高，維護(hù)工作量小。
6、結(jié)語(yǔ)
系統(tǒng)投入運(yùn)行2.5 a來(lái)，運(yùn)行正常，實(shí)現(xiàn)了提高生產(chǎn)效率、減少現(xiàn)場(chǎng)操作人員、提高設(shè)備安全性和經(jīng)濟(jì)效益等目標(biāo)。
相關(guān)輸送機(jī)產(chǎn)品：
1、
皮帶輸送機(jī)
2、
斗式提升機(jī)
3、
刮板輸送機(jī)
