煤礦井下皮帶備用開關(guān)遠(yuǎn)程集中控制接入設(shè)計與應(yīng)用

滕浩征

摘要：主要介紹我礦井下丁-32100掘進(jìn)工作面皮帶自安裝以來，所使用的供電方式為兩個并聯(lián)的啟動開關(guān)，一個作為主起動開關(guān)，另一個作為備用的起動開關(guān)，當(dāng)主開關(guān)出現(xiàn)故障時，備用起動開關(guān)作為應(yīng)急備用，為了實現(xiàn)減員提效，投入對井下丁-32100掘進(jìn)工作面的四部皮帶進(jìn)行集中遠(yuǎn)程控制改造，實現(xiàn)無人值守。通過2個多月的試運行，暴露出一個嚴(yán)重問題：因改造安裝時集中遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)只接入了主起動開關(guān)，當(dāng)運轉(zhuǎn)中任意一部皮帶的主開關(guān)出現(xiàn)故障時，集中遠(yuǎn)程控制將不能使用，致使各班不能真正實現(xiàn)無人值守，若出勤不夠情況下主開關(guān)出現(xiàn)故障會直接影響掘進(jìn)頭的正常生產(chǎn)進(jìn)尺任務(wù)，所以每部皮帶在備用開關(guān)上接入遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)已迫在眉睫。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程集中控制；無人值守；備用起動開關(guān)。

引言

改進(jìn)后不僅減少了勞動支出，而且減輕了職工勞動強(qiáng)度，避免了主起動開關(guān)故障致使遠(yuǎn)程集中控制不能使用，造成班中空崗影響出煤時間，大大提高了自動化控制的可靠性，保證了我礦丁-32100掘進(jìn)工作面生產(chǎn)順利進(jìn)行。

一、備用開關(guān)遠(yuǎn)程集中控制接入的介紹

主起動開關(guān)的控制方式為在主起動開關(guān)磁力啟動器并上啟動點，在原有168保護(hù)器自保線路串入停止點，實現(xiàn)運程啟停。因備用開關(guān)沒有168保護(hù)器，使用自身開關(guān)的自保持，所有在備用開關(guān)啟動點并入啟動點，在自身自保持回路串入停止點，啟動點用PLC長開點控制，停止點用PLC長閉點控制，并在備用開關(guān)內(nèi)部加入電壓、電流傳感器，為上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。上位機(jī)人機(jī)界面通過信息辦人員設(shè)計主、備開關(guān)切換選擇控制面板，實現(xiàn)主、副起動開關(guān)自由切換使用。

二、當(dāng)前存在問題

自丁-32100掘進(jìn)工作面皮帶實現(xiàn)自動化以來，按礦要求已經(jīng)撤人，實現(xiàn)了減員增效，無人值守，丁-32100掘進(jìn)工作面四部皮帶共設(shè)置2名司機(jī)崗位。通過2個多月的試運行，暴露出個嚴(yán)重的問題，因自動化建設(shè)時只接了主開關(guān)控制，當(dāng)任意一部皮帶主起動開關(guān)出現(xiàn)問題時，遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)將不能使用，致使各班不能真正實現(xiàn)無人值守，若出勤不夠情況下主開關(guān)出現(xiàn)故障直接影響工作面正常生產(chǎn)進(jìn)尺任務(wù)。

三、改進(jìn)思路

因遠(yuǎn)程集中控制改造時只接入了主起動開關(guān)控制，當(dāng)任意一部皮帶主開關(guān)出現(xiàn)問題時自動化將不能使用，丁-32100掘進(jìn)工作面4條皮帶現(xiàn)有供電方式為主、副開關(guān)一用一備，遠(yuǎn)程集中控制改造時均只接了主起動開關(guān)控制，控制方式為在主開關(guān)磁力啟動器并上啟動點，在原有168保護(hù)器自保線路串入停止點，實現(xiàn)運程啟停。把168保護(hù)器設(shè)定為集控模式：即多臺皮帶機(jī)集中控制過程中，除主控機(jī)意外的各電控箱都設(shè)定為從動模式，在前臺和后臺電控箱的集控信號控制下，完成對本臺皮帶機(jī)的起車、停車、和故障保護(hù)停車等控制。電控箱的核心是一個微控制器MCU（單片機(jī)），為了顯示和參數(shù)設(shè)置方便直觀，在單片機(jī)外圍擴(kuò)展了由一片128×64點陣液晶顯示器為主的顯示電路。

電控箱內(nèi)的傳感器信號有兩類，急停、跑偏、跑偏、張力傳感器和集控臺數(shù)均經(jīng)過數(shù)碼轉(zhuǎn)換和邏輯陣列電路后送入MCU（單片機(jī)）。由此，單片機(jī)可以直接判斷皮帶上的急停、跑偏傳感器的故障與故障位置。另一類傳感器由速度、溫度、煙霧、撕裂、堆煤組成，經(jīng)光電隔離及邏輯組合后送入單片機(jī)。單片機(jī)可以檢測這些傳感器的運行狀態(tài)，速度檢測是根據(jù)速度傳感器送來的脈沖信號，單片機(jī)將信號頻率轉(zhuǎn)換成皮帶的實際運行速度并顯示，同時與設(shè)定的高、低速比較，判斷是否輸出低速、超速等報警控制信號。單片機(jī)經(jīng)邏輯電路送出四路控制信號分別控制主、副電機(jī)，灑水電磁閥及電鈴報警信號。通話、打點信號電路分別于前、后聯(lián)機(jī)，實現(xiàn)語音通話、打點。數(shù)字語言輸出也與其相連，因此故障語音信號可沿線播出。通過集控信號線，單片機(jī)可以識別集控臺數(shù)及位置。實現(xiàn)沿線多臺皮帶機(jī)的集中控制，其交流供電為36V，輸出隔離的+12V本安電源，一路供傳感器使用，另一路供單片機(jī)及外圍電路使用，大大減小了信號間的干擾，提高了遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

因備用開關(guān)沒有168保護(hù)器，使用自身開關(guān)的自保持，所有在備用起動開關(guān)并入啟動點，在自身自保持回路串入停止點，啟動點用PLC長開點控制，停止點用PLC長閉點控制，并在備用起動開關(guān)內(nèi)部加入電壓、電流傳感器，為上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。上位機(jī)人機(jī)界面通過信息辦人員設(shè)計主、備開關(guān)切換選擇控制面板，實現(xiàn)主、副起動開關(guān)自由切換使用。皮帶機(jī)168保護(hù)器內(nèi)的PLC分機(jī)小板與集控主機(jī)使用485通訊，接收并執(zhí)行集控主機(jī)下發(fā)的啟動及停止命令，同時將皮帶運行情況反饋到集控主機(jī)，在液晶屏上顯示出來，在使用的時候，將集控主機(jī)的轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“集控”檔，在主畫面右上角會顯示“集控”，由此可按集控主機(jī)上的啟動按鈕，系統(tǒng)會按照逆煤流方向逐臺啟動，當(dāng)啟動過程中發(fā)生某條皮帶未能啟動時，在液晶屏上對應(yīng)該故障皮帶的位置會有紅色的故障指示燈亮起，然后已經(jīng)啟動的皮帶會按順煤流方向逐臺停皮帶，每臺延時15秒。集控方式下需要停皮帶時，按停止按鈕，系統(tǒng)會按順煤流方向延時停車，在屏幕下方會有延時倒計時數(shù)值顯示。

當(dāng)集控主機(jī)與分機(jī)小板通訊發(fā)生故障，或者皮帶未能啟動，液晶屏上對應(yīng)皮帶的故障指示燈會亮，即現(xiàn)場故障消失，指示燈仍然會亮，此時需要按下復(fù)位按鈕，如果故障已經(jīng)消失，按下復(fù)位后，故障指示燈會熄滅。

四、改進(jìn)后

丁-32100掘進(jìn)工作面各皮帶備用接入遠(yuǎn)程集控，打破了以往自動化系統(tǒng)只接一個開關(guān)控制的慣例，增加了自動化系統(tǒng)的可靠性?，F(xiàn)在丁-32100掘進(jìn)工作面共4個崗位，實現(xiàn)自動控制后只設(shè)1個崗位司機(jī)和1名巡檢工，沒接備用開關(guān)前四部皮帶雖然是集中控制，但不敢放心撤人。在不增加太大設(shè)備和經(jīng)濟(jì)投入的前提下，利用現(xiàn)有的現(xiàn)場設(shè)備和前期以建設(shè)的自動化系統(tǒng)，設(shè)計備用開關(guān)控制接入，使遠(yuǎn)程集控可靠運行。

五、總結(jié)

自丁-32100掘進(jìn)工作面皮帶備用開關(guān)接入遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)以來，增強(qiáng)了煤礦自動化系統(tǒng)的可靠性，減少了井下崗位司機(jī)人數(shù)，減輕了工人勞動強(qiáng)度，改變了部分職工對自動化系統(tǒng)可有可無的老觀念，提升了煤礦整體形象，也得到了職工和領(lǐng)導(dǎo)的認(rèn)可。