王海君 李峰光 單波 周琛
摘 要:該文介紹了一種基于煤礦井下膠帶機(jī)智能化精確控制的系統(tǒng),該系統(tǒng)融合了可編程控制器自動(dòng)化控制、點(diǎn)檢系統(tǒng)、專(zhuān)家智能決策系統(tǒng)、產(chǎn)量均衡控制、手機(jī)APP、永磁電機(jī)和變頻器等多種先進(jìn)的智能化控制技術(shù)。該項(xiàng)目的實(shí)施為客戶(hù)極大地降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了生產(chǎn)效率和安全性能,減少了事故發(fā)生率,值得煤炭行業(yè)借鑒和推廣。
關(guān)鍵詞:可編程控制器 專(zhuān)家智能決策 產(chǎn)量均衡 手機(jī)APP
中圖分類(lèi)號(hào):TD528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2019)02(a)-00-02
皮帶輸送機(jī)、給煤機(jī)已成為煤礦生產(chǎn)中非常重要的運(yùn)輸設(shè)備,它能否安全高效地運(yùn)行,直接決定著礦井機(jī)電設(shè)備的開(kāi)機(jī)率和產(chǎn)量,而老式的皮帶傳輸方式,采用繼電控制,每條皮帶可以獨(dú)立控制開(kāi)停,系統(tǒng)分散,控制的靈活性差,且各皮帶的配置差異較大,同時(shí)采用人工操作,操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大,系統(tǒng)運(yùn)行效率低,且易引起操作失誤,造成設(shè)備損壞,甚至人員傷亡,給礦上帶來(lái)重大的損失。為此實(shí)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)的集中控制就顯得更加必要。
該文從鮑店煤礦井下皮帶實(shí)際現(xiàn)狀出發(fā),結(jié)合目前主流集控系統(tǒng)配置同時(shí)參考主流設(shè)計(jì)原理,設(shè)計(jì)了一套適合鮑店煤礦的精確控制系統(tǒng)。
該系統(tǒng)為當(dāng)前煤礦企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需要,皮帶集控系統(tǒng)與工業(yè)電視系統(tǒng)一起,構(gòu)成一個(gè)完整的操作、調(diào)度、監(jiān)視網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)井下運(yùn)輸系統(tǒng)的遙測(cè)、遙信、遙控。
1 系統(tǒng)實(shí)施
1.1 調(diào)度中心
地面監(jiān)控中心設(shè)置在地面皮帶調(diào)度室,通過(guò)工作站安裝的軟件對(duì)井下皮帶相關(guān)設(shè)施進(jìn)行集控和監(jiān)視??刂浦鳈C(jī)均采用雙機(jī)熱備方式;上位機(jī)選用2臺(tái)工業(yè)主機(jī),配置液晶顯示器。完成編程及監(jiān)控監(jiān)視功能。上位機(jī)組態(tài)監(jiān)控軟件選用GE公司的最新實(shí)時(shí)監(jiān)控組態(tài)軟件IFIX5.8系統(tǒng)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)圖形監(jiān)控、動(dòng)態(tài)圖形顯示、歷史數(shù)據(jù)采集管理、狀態(tài)趨勢(shì)圖、自診斷、報(bào)警等諸多功能,并提供多種數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與傳播。
1.2 井下控制系統(tǒng)
井下控制系統(tǒng)主要包括對(duì)井下14條膠帶機(jī)和多部給煤機(jī)的控制,包括控制膠帶啟停、給煤機(jī)控制、變頻器的監(jiān)控[1]。
井下皮帶采用永磁電機(jī)加變頻器的驅(qū)動(dòng)方式,采用三電平永磁伺服變頻控制器對(duì)井下輸送機(jī)進(jìn)行控制,各變頻器之間功率自動(dòng)調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)多臺(tái)之間的動(dòng)態(tài)功率平衡[2]。同時(shí),膠帶機(jī)機(jī)械部分采用熱浸鋅防腐技術(shù)原理保證了機(jī)械性能的穩(wěn)定。同時(shí)皮帶沿線托輥采用高分子塑料膠帶托輥,由輥皮、軸承、軸、密封組件組成。輥皮采用超高分子塑料材料,具有輕便、耐磨、不粘附物料、與膠帶的摩擦系數(shù)低、自潤(rùn)滑性等優(yōu)點(diǎn)。高分子塑料托輥能延長(zhǎng)膠帶使用周期,節(jié)省能源,有效改善井下工作環(huán)境。
系統(tǒng)以PLC控制系統(tǒng)為核心,與上位計(jì)算機(jī)、防爆PLC控制站、膠帶機(jī)保護(hù)傳感器等組成PLC分布式監(jiān)控系統(tǒng)。總體結(jié)構(gòu)可以分為3層結(jié)構(gòu):數(shù)據(jù)感知層、PLC控制層和監(jiān)控信息層。
1.3 圖像監(jiān)控系統(tǒng)
每個(gè)轉(zhuǎn)載點(diǎn)等重要場(chǎng)所安裝高清攝像儀,視頻監(jiān)控裝置像素不低于200萬(wàn),可在地面進(jìn)行錄像存儲(chǔ),視頻存儲(chǔ)時(shí)間90d以上,存儲(chǔ)硬盤(pán)留有冗余量;視頻沿線布置百兆以上光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸(滿(mǎn)足視頻傳輸需要),視頻系統(tǒng)與控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分開(kāi)。
1.4 語(yǔ)音預(yù)警聯(lián)動(dòng)
皮帶沿線安裝擴(kuò)音電話用于系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)預(yù)警。電話按照100m間距布置,平時(shí)可以用于皮帶沿線的喊話及開(kāi)車(chē)前的語(yǔ)音預(yù)警,緊急情況下可以作為與地面系統(tǒng)的語(yǔ)音通話,作為應(yīng)急廣播的補(bǔ)充。
1.5 產(chǎn)量均衡系統(tǒng)
為了高效率完成煤礦日常生產(chǎn),系統(tǒng)從“煤倉(cāng)煤位均衡”“總產(chǎn)量均衡”兩個(gè)方面進(jìn)行煤流產(chǎn)量均衡控制策略。在不滿(mǎn)足條件情況下,及時(shí)播報(bào)系統(tǒng)預(yù)警,確保整個(gè)系統(tǒng)高效、經(jīng)濟(jì)、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。系統(tǒng)根據(jù)安裝的皮帶秤和煤倉(cāng)料位計(jì)算、判斷當(dāng)前的出煤量和煤倉(cāng)的剩余煤量[3],合理控制變頻器和永磁電機(jī),進(jìn)而調(diào)節(jié)皮帶速度,達(dá)到出煤量的最優(yōu)化控制策略。
1.6 專(zhuān)家決策系統(tǒng)
系統(tǒng)對(duì)膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行分解,通過(guò)設(shè)備管理系統(tǒng)對(duì)類(lèi)別進(jìn)行管理,對(duì)不同的部分指定不同的檢修周期、包括月檢修內(nèi)容和年檢修等內(nèi)容。系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置的周期自動(dòng)預(yù)計(jì)提醒檢修內(nèi)容,同時(shí)可以打印,方便人員檢修。
可以對(duì)膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障或檢修中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行閉環(huán)跟蹤,直到問(wèn)題解決,保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)C/S的應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)讀取膠帶控制系統(tǒng)的控制數(shù)據(jù),為統(tǒng)計(jì)膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行時(shí)間和帶載運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行采集和統(tǒng)計(jì),形成了膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率等數(shù)據(jù),為職能部門(mén)制定、優(yōu)化巡檢計(jì)劃提供數(shù)據(jù)支持。對(duì)于可能出現(xiàn)的問(wèn)題提前進(jìn)行預(yù)判,將事故的隱患降低到最低風(fēng)險(xiǎn)。
1.7 智能APP系統(tǒng)
通過(guò)在膠帶機(jī)沿線建立無(wú)線WiFi基站,并且在手機(jī)上建立組態(tài)控制客戶(hù)端軟件,移動(dòng)遙控帶式輸送機(jī)的開(kāi)停、故障復(fù)位等操作,并可通過(guò)手持移動(dòng)設(shè)備實(shí)時(shí)查看帶式輸送機(jī)相關(guān)視頻信息,從而達(dá)到操作人員發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,及時(shí)停車(chē)處理故障的效果,從而減少帶式輸送機(jī)故障停車(chē)時(shí)間,同時(shí)也減輕了皮帶操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
1.8 設(shè)備點(diǎn)檢系統(tǒng)
該系統(tǒng)根據(jù)井下膠帶機(jī)的實(shí)際情況和需求定制的設(shè)備點(diǎn)檢管理系統(tǒng),采用領(lǐng)先的B/S(瀏覽器/服務(wù)器)操作方式,建立人機(jī)合一管理模式,通過(guò)集成點(diǎn)檢儀采集設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù),采集的設(shè)備數(shù)據(jù)與設(shè)備身份識(shí)別碼關(guān)聯(lián),并導(dǎo)入到數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)平臺(tái),使設(shè)備點(diǎn)檢過(guò)程集成化,實(shí)現(xiàn)設(shè)備點(diǎn)檢、缺陷發(fā)現(xiàn)、處理、統(tǒng)計(jì)分析全過(guò)程計(jì)算機(jī)管理,提高點(diǎn)檢、缺陷處理的及時(shí)性、完整性,加強(qiáng)缺陷管理處理情況監(jiān)督,提高企業(yè)查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)和考核管理水平。
系統(tǒng)主要由設(shè)備點(diǎn)檢、安全生產(chǎn)管理、DSC數(shù)據(jù)集成等部分組成。
2 系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)
鮑店煤礦井下膠帶機(jī)智能化精確控制系統(tǒng)的建設(shè),能全面提升煤礦企業(yè)的綜合實(shí)力和競(jìng)爭(zhēng)力,同時(shí)對(duì)改變煤礦員工的生產(chǎn)生活條件、提高煤礦的社會(huì)地位、樹(shù)立煤礦行業(yè)和員工的新形象、提高煤礦的安全程度,以及對(duì)促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步都有著重要的作用。通過(guò)提升裝備水平,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)遠(yuǎn)程集控,減少現(xiàn)場(chǎng)工作人員,進(jìn)一步保障設(shè)備及人員安全。
通過(guò)礦井膠帶機(jī)智能化系統(tǒng)的密切配合,可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守、遠(yuǎn)程監(jiān)控,減掉了崗位工,節(jié)能降耗,縮短故障時(shí)間,增加產(chǎn)量,經(jīng)濟(jì)效益顯著。
3 結(jié)語(yǔ)
該系統(tǒng)為集化散型多系統(tǒng)融合架構(gòu),適用當(dāng)前煤礦企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需要,皮帶集控系統(tǒng)與多系統(tǒng)一起,構(gòu)成一個(gè)完整的多層次網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)井下運(yùn)輸系統(tǒng)的遙測(cè)、遙信、遙控。該系統(tǒng)的完成,為煤礦的智能化建設(shè)做出了表率,值得行業(yè)內(nèi)借鑒。
參考文獻(xiàn)
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