掘進工作面帶式輸送機遠程控制系統研究與實踐

摘 要：隨著工廠智能化控制技術的不斷發(fā)展，建立生產線自動化控制系統，實現計算機自動控制和管理已成為現代大型企業(yè)的發(fā)展方向。帶式輸送機作為焦化行業(yè)廠內煤料和焦炭運輸的重要設備之一，實現其自動控制和遠程監(jiān)控是實現自動化的重要環(huán)節(jié)。本文將重點討論掘進工作面帶式輸送機遠程控制系統的設計與實踐。

關鍵詞：掘進工作面；帶式輸送機；遠程控制

煤礦帶式輸送機在井下掘進工作面運輸系統中占據主要地位，但目前煤礦自動化系統建設中存在“重主運輸系統，輕采掘運輸系統；重大型帶式輸送機，輕小型帶式輸送機”的傾向。從煤礦生產實際來看，采掘工作面帶式輸送機數量多，運行環(huán)境相比主運輸較惡劣，占用人員也多，其控制系統大多采用傳統的控制方式，一般處于相互獨立的狀態(tài)，造成整體維護困難，信息不能互通，不能實現現場實時運行數據的監(jiān)控和管理，不能及時發(fā)現和處理故障，嚴重影響了運輸系統的可靠運行，制約了整個礦井生產系統的運行效率。近年來以計算機技術、通信技術為代表的現代信息技術得到快速發(fā)展，使得煤礦自動化產品得到更廣泛的應用和提高，為信息化、自動化礦山奠定了良好的基礎。為滿足礦井優(yōu)質、高效、安全生產的需要，在煤礦井下掘進工作面運輸中應用帶式輸送機遠程監(jiān)控系統，對帶式輸送機實行集中監(jiān)控和自動化控制顯得尤為重要，這將給整個原煤運輸系統管理帶來很大的效益。

1 帶式輸送機控制系統總體結構

在本次設計中，帶式輸送機的控制系統一共由五部分組成：a）主控制單元。既是整個系統的管理控制中心，又可就近進行信息采集；b）遠程擴展單元?？蓪⑾到y遠程進行擴展，可將遠端信息收集然后進行傳輸；c）就地操作顯示單元。可將主要工況信息進行顯示；d）網絡通信傳輸介質。采用Profibus（一種國際化、開放式、不依賴于設備生產商的現場總線標準）工業(yè)現場總線，是傳輸信息的通道；e）外圍保護傳感器單元。主要由堆煤、打滑、煙霧、急停、跑偏、縱撕、溫度和超溫灑水等組成。

遠程信息被遠程擴展單元收集，然后進行統一打包，信息發(fā)送到主控制站時采用通信方式，這種方式不僅電纜使用少、成本低，還避免了電纜故障的發(fā)生，在提高經濟效益的情況下，保證了傳輸信息的可靠性，通信可靠性得到保障。另外，分式的模塊化結構構成了遠程擴展單元的主要結構，與主控制單元兼容性良好，不會出現因為系統不兼容而導致通信質量下降的現象。

2控制系統設計

2.1硬件設計

硬件核心設備57-300擔負著帶式輸送機控制系統中數據處理、發(fā)送控制指令等功能，是系統的主控制中心，遠程主要由數字量輸出模塊及導軌組成。各個硬件組成的程序可對主控制單元與各遠程單元模塊進行參數設置。

2.2軟件設計

主控單元47-300在工作時主要有信息收集階段、邏輯分析處理階段與輸出執(zhí)行階段3個階段。主控單元可以時刻監(jiān)測電動機工作狀態(tài)，并在必要時啟動外圍傳感器保護，在電動機發(fā)生工作異常時和產生保護動作時，輸送機會被自動停止。在實際操作過程中存在手動方式與檢修方式，現對手動方式、檢修方式和自動方式這三種啟動方式之間的區(qū)別進行簡單介紹。a）自動方式可以持續(xù)檢測煤倉中煤位的變化，通過檢測到煤位，系統可以自動調節(jié)運煤系統運煤速度，實現啟停輸送系統的自動化控制。設備在運行過程中可以同時實現遠程自動控制與啟動控制，PLC可以實現各個設備的安全運行；b）手動方式由工人監(jiān)測采區(qū)煤倉煤位，人工手動對輸送機進行啟停，然后對運行的電動機臺數手動控制。在輸送機工作發(fā)生故障時，PLC可以實現自動控制來啟動保護動作，剩余的可由工人進行人工操作，控制輸送機的啟停；c）檢修方式的實現必須就地控制，遠程控制方式不能實現檢修控制。手動操作都可以控制各種電動機的啟停，只需要考慮電器保護，其余保護不需要考慮，這樣檢修人員就可精確知道故障發(fā)生的部位。

3帶式輸送機遠程監(jiān)控系統實現

功能該監(jiān)控系統可以實現焦化企業(yè)全廠帶式輸送機各工況參數的實時監(jiān)測與控制。當帶式輸送機遠程監(jiān)控系統啟動時，安裝在帶式輸送機上的各類保護裝置和傳感器將帶式輸送機的各種工況參數轉換為標準電信號傳給帶式輸送機控制單元，實現數據的采集任務。機載控制系統負責將采集到的數據進行數據分析，加工處理，并為上位機提供原始數據。機載控制系統的核心部件是機載PLC控制器，機載PLC控制器通過PLC通信模塊上的RS485端口與PROFIBUS現場總線進行連接?，F場總線與地面控制中心服務器（上位機）之間通過RS485接口協議進行通信。通過以上傳輸協議，機載PLC控制器將物理傳感單元與本地人機操作裝置連接起來，完成邏輯單元的控制與網絡通訊等任務。控制中心服務器（上位機）接收來自機載控制系統的數據并經過分析處理后通過WinCC組態(tài)系統，故障報警系統等實現對帶式輸送機各數據的自動采集、遠程控制、實時監(jiān)測及故障報警等功能。

上位機管理功能：1）保護信息的顯示。帶式輸送機打滑、堆煤、跑偏、急停、撕裂、溫度超限、煙霧超限、張緊力下降、斷帶等保護狀態(tài)可在上位機顯示。2）上位機控制。通過上位機軟件，可實施地面遠程順煤流啟機、逆煤流啟機、單控啟停機，可遠程設置帶式輸送機各項保護參數。3）故障存儲。任意一種保護動作時，上位機均可以將其存儲到故障數據庫中：故障查詢：可以按照時間、輸送機號、故障類型等條件進行故障查詢，形成查詢信息清單；故障信息打印：根據設定條件查詢到的故障清單可以直接生成報表，支持打印功能；數據共享：上位機監(jiān)控數據可直接存儲至監(jiān)控服務器，支持多個終端訪問。

遠程監(jiān)控更完善，系統將帶式輸送機保護系統數據、視頻數據、井上下語音對講音頻數據、打點信號4種數據統一接入工業(yè)以太網傳輸，在地面能查看更多現場數據，增加了遠程監(jiān)控的安全可靠性。上位機監(jiān)控軟件界面全面反映井下設備運行情況，發(fā)生異常情況時，報警語音可直接傳送至監(jiān)控室，實現井上下聯動。地面和井下直接語音對講，方便了地面和井下溝通、聯系。

4結語

實現煤礦企業(yè)的自動化控制一直是焦化企業(yè)生產研究的重點和難點。本文提出了一種實現掘進工作面帶式輸送機遠程監(jiān)控系統的實現方法，該系統運行在具有冗余特性的現場總線和工業(yè)以太網平臺，可以實現帶式輸送機工況參數采集、遠程監(jiān)控、故障報警等功能，為煤礦企業(yè)實現掘進工作面自動化生產等關鍵技術的研究提供了解決路徑。

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作者簡介

屈強，男，貴州遵義，1983年6月，畢節(jié)市工業(yè)和能源委員會，礦山機電。

（作者單位：畢節(jié)市工業(yè)和能源委員會）