現(xiàn)代礦井帶式輸送機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

張玉民

(龍煤安全監(jiān)察部，哈爾濱 150000)

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現(xiàn)代礦井帶式輸送機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

張玉民

(龍煤安全監(jiān)察部，哈爾濱 150000)

本文以A礦為例，研究了地面控制中心工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(IPC)的功能特點(diǎn)、控制方式等技術(shù)的應(yīng)用，闡述了礦用隔爆兼本安型帶式輸送機(jī)控制分站、集中控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及主要功能等問題。A煤礦“主煤流自動(dòng)化運(yùn)輸系統(tǒng)”通過主控系統(tǒng)的改造與完善，加上軟啟動(dòng)系統(tǒng)及自動(dòng)拉緊裝置的實(shí)現(xiàn)，提高了帶式輸送機(jī)運(yùn)行的可靠性。

礦井；帶式輸送機(jī)；集中監(jiān)控系統(tǒng)；IPC；應(yīng)用

由于高產(chǎn)高效礦井在設(shè)計(jì)初期基本采用一井多采區(qū)(工作面)的開采方法，形成了井下多煤流運(yùn)輸模式。A煤礦井下原煤采用強(qiáng)力帶式輸送機(jī)為主要運(yùn)輸工具，其帶式輸送機(jī)主系統(tǒng)由東、西及中翼幾個(gè)煤流系統(tǒng)組成。隨著礦井生產(chǎn)能力的不斷提高，工作面產(chǎn)量不斷增加，對(duì)膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求也日趨提高。礦井下帶式輸送機(jī)集控系統(tǒng)，由地面控制中心、KJD15A井下控制分站、KJD15A-2遠(yuǎn)程控制分站、KJK5就地操作顯示屏和相關(guān)的保護(hù)傳感器組成。膠帶輸送機(jī)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)采用了數(shù)據(jù)通信、容錯(cuò)技術(shù)操作控制和圖形顯示等先進(jìn)技術(shù)，這是一套在地面實(shí)現(xiàn)對(duì)井下機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程控制的自動(dòng)化系統(tǒng)，保證了主煤流膠帶運(yùn)輸自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性。帶式機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 帶式輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Ribbon conveyer monitoring system structure diagram

1 地面控制中心

地面集中監(jiān)控管理中心設(shè)置在職能管理區(qū)(隊(duì))，通過工業(yè)控制計(jì)算機(jī)對(duì)井下各輸煤系統(tǒng)和帶式輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。主要由主控制臺(tái)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、大屏幕顯示器、觸摸屏、電視監(jiān)視器、不間斷電源等設(shè)備構(gòu)成。采用控制計(jì)算機(jī)(IPC)使得控制方式更加靈活，系統(tǒng)畫面非常完善，它不僅能動(dòng)態(tài)模擬顯示帶式輸送機(jī)運(yùn)行狀況，還能顯示各種保護(hù)的工作狀態(tài)及設(shè)備運(yùn)行情況，發(fā)出聲光報(bào)警和語音提示信號(hào)。礦井上計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)顯示帶式輸送機(jī)運(yùn)行狀況，定時(shí)打印各種數(shù)據(jù)報(bào)表，可與全礦計(jì)算機(jī)網(wǎng)匯接，顯示切換到不同位置的畫面圖像，為科學(xué)有效的管理提供必要手段。

1.1 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(IPC)的功能特點(diǎn)

A.對(duì)煤礦井下各煤流方向帶式輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)集中自動(dòng)控制。B.通過光纖通信獲取并存儲(chǔ)井下運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，由顯示器動(dòng)態(tài)顯示各分站模擬各帶式輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。C.進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合處理，提供各種數(shù)據(jù)和工作狀態(tài)，如:電機(jī)電壓、電流值、帶式輸送機(jī)運(yùn)行狀況、傳感器工作狀態(tài)等，并對(duì)其進(jìn)行綜合處理。D.管理礦井下各帶式輸送機(jī)的可編程控制分站。E.具有語音報(bào)警和故障處理方法提示功能。F.進(jìn)行生產(chǎn)管理，各膠帶機(jī)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、次數(shù)統(tǒng)計(jì)，原煤提升產(chǎn)量，各煤倉(cāng)的滿倉(cāng)、空倉(cāng)記錄等項(xiàng)工作。G.鍵盤不直接用于控制膠帶開停，只用于程序修改和屏幕切換。

1.2 圖像顯示

通過分屏卡控制，在多臺(tái)大屏幕顯示器上分別實(shí)時(shí)顯示井下各帶式輸送機(jī)的模擬工況圖及參數(shù)的動(dòng)態(tài)值、平均值、實(shí)時(shí)曲線等，并可通過鍵盤、控制臺(tái)操作按鈕或鼠標(biāo)翻閱和切換畫面。

1.3 控制方式

在屏幕上(通過觸摸或鼠標(biāo))可實(shí)現(xiàn)對(duì)井下各帶式輸送機(jī)的開、停、急停、打點(diǎn)、手(自)動(dòng)控制等，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)分流程的急停和信號(hào)聯(lián)系，并可實(shí)現(xiàn)所需信號(hào)的聲光報(bào)警。在不停止帶式輸送機(jī)運(yùn)煤的條件下，通過配煤膠帶的機(jī)尾自動(dòng)移動(dòng)、位置監(jiān)視控制，實(shí)現(xiàn)了在本煤倉(cāng)滿倉(cāng)時(shí)自動(dòng)將煤流方向轉(zhuǎn)到另一煤倉(cāng)的自動(dòng)配煤功能，以保證采煤面的連續(xù)生產(chǎn)。

1.4 信號(hào)傳輸

采用光纖收發(fā)器用于整個(gè)系統(tǒng)的通信，可把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或?qū)㈦娦盘?hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)。實(shí)現(xiàn)井上與井下的遠(yuǎn)程通信，采用光纖雙路備用方式。

1.5 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)

建立計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，將運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)與職能管理區(qū)(隊(duì))乃至全礦計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)每條帶式輸送機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。

2 礦用隔爆兼本安型帶式輸送機(jī)控制分站

井下控制分站由可編程控制器(PLC)構(gòu)成。PLC的功能是輸入各種控制信號(hào)、保護(hù)信號(hào)及聯(lián)絡(luò)信號(hào)，輸出設(shè)備開停信號(hào)及各種聲光信號(hào)并通過通信模塊與各分站、上位機(jī)進(jìn)行通信，把各種信息向上位機(jī)傳輸。控制分站的控制方式有:自動(dòng)控制、流程監(jiān)控分系統(tǒng)、就地自動(dòng)監(jiān)控和就地手動(dòng)控制。各種控制方式全部具有與帶式輸送機(jī)間閉鎖、防滑保護(hù)和防跑偏裝置，急停、自動(dòng)滅火、灑水?dāng)嚯姷缺Ｗo(hù)功能。

3 集中控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

由單臺(tái)控制計(jì)算機(jī)組成的系統(tǒng)，其功能有限，借助于通信技術(shù)可把地理位置分散的多臺(tái)控制裝置聯(lián)結(jié)成網(wǎng)，使系統(tǒng)由于資源分散而實(shí)行分散控制的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集中監(jiān)控、信息統(tǒng)一管理、系統(tǒng)資源共享。A礦主煤流自動(dòng)化運(yùn)輸系統(tǒng)采用的是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。整個(gè)系統(tǒng)由上位機(jī)、KJD15A主站、從站及其現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組成?？偩€把所有設(shè)備連接起來。

4 集中控制系統(tǒng)主要功能

4.1 控制功能

A.計(jì)算機(jī)集中控制。操作人員只需在地面遠(yuǎn)程監(jiān)控中心操作按鈕，通過計(jì)算機(jī)分別自動(dòng)控制全礦井下所有帶式輸送機(jī)的啟停。B.人工控制。操作人員分別在各條帶式輸送機(jī)頭控制每條帶式輸送機(jī)的啟停。C.計(jì)算機(jī)/人工控制方式轉(zhuǎn)換。只要使用地面計(jì)算機(jī)發(fā)出啟動(dòng)指令，井下分站立即自動(dòng)轉(zhuǎn)換到遠(yuǎn)程控制摸式，停機(jī)后默認(rèn)方式為人工控制方式，兩種控制方式互為備用、互相閉鎖。D.單一采區(qū)流程控制?？稍谥骺叵到y(tǒng)部分異常或主控系統(tǒng)需要的條件下對(duì)本煤流方向的帶式輸送機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。E.同煤流方向相互閉鎖。實(shí)現(xiàn)順煤流停，逆煤流開，具有開車前預(yù)警功能。

4.2 顯示功能

A.電視圖像顯示。在電視屏幕上可隨時(shí)定點(diǎn)或自動(dòng)循環(huán)觀看井下各條帶式輸送機(jī)機(jī)頭和轉(zhuǎn)載點(diǎn)的圖像。B.監(jiān)視器圖像顯示。

4.3 保護(hù)功能

系統(tǒng)具有防膠帶低速打滑、沿線急停車、堆煤保護(hù)、防滿倉(cāng)、灑水和防跑偏等多種保護(hù)功能。

4.4 沿線呼叫功能

每臺(tái)帶式輸送機(jī)沿線都設(shè)有擴(kuò)音電話，便于維護(hù)檢修人員與集中控制室操作員或相鄰帶式輸送機(jī)巡檢人員通話，保證生產(chǎn)工作正常進(jìn)行和人員安全。

4.5 冗余功能

A.地面多機(jī)切換。B.地面與井下切換。在井下與井上的通信發(fā)生故障時(shí)，會(huì)由地面集中監(jiān)控切換到井下主站進(jìn)行控制。C.人工選擇?？赏ㄟ^計(jì)算機(jī)操作來人為選擇任意一臺(tái)微機(jī)進(jìn)行控制。

5 應(yīng)用效果

A煤礦“主煤流自動(dòng)化運(yùn)輸系統(tǒng)”自投入運(yùn)行以來，節(jié)約工資費(fèi)用66萬元。如果考慮其他福利因素，每年還可以節(jié)約55萬元。主控系統(tǒng)的改造與完善，加上軟啟動(dòng)系統(tǒng)及自動(dòng)拉緊裝置的實(shí)現(xiàn)，使帶式輸送機(jī)運(yùn)行的可靠性得到提高。由于監(jiān)控系統(tǒng)功能完善、性能可靠，開機(jī)率明顯提高，減少了各類事故隱患以及事故造成的損失。

[1] 蔣衛(wèi)良.高可靠性帶式輸送、提升及控制[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2008.

[2] 孫繼平.煤礦安全生產(chǎn)綜合監(jiān)控[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2008.

[3] 王崇林，李長(zhǎng)錄，譚國(guó)俊.煤礦供電與電氣控制[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2008.

Application of centralized monitoring system of ribbon conveyer in modern mine

ZHANG Yu-min

(Longmei Safety Supervision Department,Harbin 150000,China)

This paper takes the A mine as an example,the technology application in functional feature and control mode of IPC was studied,and issues on ribbon conveyer control station and network technology of centralized monitoring system were expounded. Control system of network technology and the main functions and other issues. Through the transformation and improvement of master control system of the A mine “main coal flow automatic transportation system”,the operation reliability of ribbon conveyer has been enhanced combined with the achievement of soft start system and automatic tensioning device.

Mine; Ribbon conveyer; Centralized monitoring system; IPC; Application

2017-01-16

張玉民(1958-)，男，工程師。

TP277

B

1674-8646(2017)06-0078-02