東龐礦集中控制系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

胡文鵬

摘要：目前皮帶運(yùn)輸機(jī)加刮板運(yùn)輸機(jī)是東龐礦井下掘進(jìn)工作面原煤運(yùn)輸?shù)闹饕緩?，以往這兩種設(shè)備分別由KHP117-z煤礦用帶式輸送機(jī)保護(hù)裝置主機(jī)和普通KBZ-400饋電開關(guān)實(shí)現(xiàn)單機(jī)控制。而我礦使用的KHP117-z煤礦用帶式輸送機(jī)保護(hù)已具備超溫、超速、煙霧、堆煤、跑偏、超溫灑水等保護(hù)功能，如果直接購買市面上的集控系統(tǒng)將會是對原有設(shè)備的浪費(fèi)，文章主要是講述在我礦原有設(shè)備的基礎(chǔ)上開發(fā)了一套與原有設(shè)備配套使用的集控系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：皮帶運(yùn)輸機(jī);集控;開發(fā)與應(yīng)用

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）12-0161-02

引言

東龐礦掘進(jìn)工作面運(yùn)輸系統(tǒng)中，工作面臨時安裝的多部皮帶運(yùn)輸機(jī)和刮板輸送機(jī)采用的是單獨(dú)操作，分離控制的模式，鑒于操作和使用的復(fù)雜性，是對人力資源的極大浪費(fèi)。由于是單人單機(jī)操作，操作時存在相當(dāng)大的盲區(qū)，導(dǎo)致了職工在操作上安全性和可靠性也存在一定的缺陷。因此我們有必要對皮帶集中控制系統(tǒng)研發(fā)，以便于檢修，節(jié)省人力資源，提高職工勞動效率，保障職工安全，解決占用人員多，維護(hù)量大，操作復(fù)雜煩瑣的問題。

為了節(jié)省人力資源，提高職工勞動效率并且降低開發(fā)此次控制系統(tǒng)的成本，我們采用設(shè)計制作了掘進(jìn)工作面皮帶集控系統(tǒng)，該套設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)，以遠(yuǎn)程控制為基礎(chǔ)，采用PLC控制系統(tǒng)，PLC之間通過通訊控制不同的礦用輸送機(jī)保護(hù)裝置和饋電開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)多部皮帶的順序啟動、停止，也可實(shí)現(xiàn)單部皮帶的控制，同時操作者可以在顯示屏上實(shí)時地觀察每部皮帶的運(yùn)行狀態(tài)，并通過遠(yuǎn)程攝像頭觀察設(shè)備連接處的運(yùn)載情況，確保運(yùn)輸系統(tǒng)出現(xiàn)問題時能夠及時停車，以礦原有皮帶保護(hù)為基礎(chǔ)，既不影響皮帶的就地啟動、閉鎖等功能而且當(dāng)出現(xiàn)跑偏、煤位、低速等保護(hù)現(xiàn)象時能立即停車，當(dāng)皮帶檢修時，只需把皮帶機(jī)頭操作分站打到“檢修”位置，集控站不能對皮帶進(jìn)行控制，更好的保護(hù)檢修者的安全。

1 KHP117-Z煤礦用帶式輸送機(jī)保護(hù)裝置主機(jī)簡介

它采用單片機(jī)作為處理控制單元，可對膠帶輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)速度、溫度、堆煤、煙霧、跑偏、撕裂等保護(hù)功能，出現(xiàn)緊急情況時還可由本綜合保護(hù)裝置對膠帶輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)急停功能。

本綜合保護(hù)裝置主機(jī)采用MCS-51系列單片機(jī)作為主控單元，所有輸入信號全部采用光耦隔離，輸出控制全部采用繼電器進(jìn)行控制。本綜合保護(hù)裝置主機(jī)具有良好的人機(jī)接口，可對膠帶輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及所有故障狀態(tài)進(jìn)行顯示，溫度和速度采用數(shù)碼管顯示，其余采用發(fā)光塊進(jìn)行顯示。根據(jù)各單位現(xiàn)場的不同要求，還可對所有保護(hù)功能的參數(shù)進(jìn)行預(yù)先設(shè)置，本綜合保護(hù)裝置主機(jī)采用EEP-ROM存儲器儲存這些設(shè)置參數(shù)，可永久保存，除非再次改寫。本綜合保護(hù)裝置主機(jī)同時具備遠(yuǎn)控啟動和停止功能。

2 KBZ-400饋電開關(guān)簡介

東龐礦礦用隔爆型真空饋電開關(guān)（以下簡稱饋電開關(guān)），采用先進(jìn)的計算機(jī)處理技術(shù)、全中文液晶顯示，主要用于含有爆炸性氣體（甲烷）和煤塵的礦井中，在交流50Hz，額定電壓1140（660）V，額定電流400A及以下三相中性點(diǎn)不接地的供電系統(tǒng)線路中，或與1250kVA及以下變壓器配套使用作為總開關(guān)、也可作為分支開關(guān)。當(dāng)線路中出現(xiàn)短路、過載、斷相、欠壓、過壓或漏電時能自動切斷電源，并顯示故障類別。作總開關(guān)時具有三相對稱性漏電閉鎖保護(hù)，為分支開關(guān)漏電保護(hù)的后備保護(hù)，作分支開關(guān)使用時具有選擇性漏電保護(hù)和漏電閉鎖功能。

該饋電可以就地或遠(yuǎn)距離起動和停止負(fù)載，在停車狀態(tài)下，可以進(jìn)行換向。同時還具有過載、斷相、短路、漏電閉鎖的保護(hù)功能。

3控制系統(tǒng)的開發(fā)

該自主開發(fā)的控制程序采用主、從控制模式，即一個主控制器，然后根據(jù)現(xiàn)場的皮帶和刮板運(yùn)輸機(jī)總數(shù)N再設(shè)置N-1個從控制器，主、從控制器之間的聯(lián)絡(luò)采用的是國產(chǎn)可編程控制器信捷XC3-32T自帶的485通信快速接線端子A和B，通信協(xié)議采用的是標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS RTU協(xié)議，通訊參數(shù)設(shè)置為波特率是9600bps（當(dāng)兩臺控制器距離較遠(yuǎn)時可以適當(dāng)降低波特率，如采用4800bps），數(shù)據(jù)位為8位，停止位為1位，錯誤檢驗(yàn)為偶校驗(yàn)，將主控制器的MODBUS地址設(shè)置為1號，其余的從站從工作面外向里依次設(shè)置為2、3…N號站。所有的皮帶和刮板輸送機(jī)只需一名司機(jī)在主站附近便可以開啟全部設(shè)備，在主站的司機(jī)通過控制箱給主站啟車停止信號，主站通過485通訊告知不同設(shè)備的啟停即單起單停，也可以采用順序啟動的模式，即最外部皮帶啟動，然后延時數(shù)秒（直接設(shè)置的3s）依次朝工作面的方向啟動皮帶或者刮板機(jī)。

當(dāng)從站控制皮帶時，為了將我礦原來的皮帶保護(hù)主機(jī)充分利用，我們的控制器是直接控制皮帶保護(hù)主機(jī)的，然后再由保護(hù)主機(jī)由遠(yuǎn)控方式啟動皮帶開關(guān)。該部分與控制刮板輸送機(jī)的從站程序有所不同：我礦已有的皮帶保護(hù)主機(jī)需要得到一個維持5s左右的閉合啟動信號，當(dāng)皮帶啟動后，該閉合信號需要斷開，即控制器給保護(hù)器一個持續(xù)5S的啟動信號，然后再斷開，需要停止時再通過可編程控制器的其他輸出點(diǎn)去觸發(fā)保護(hù)器的停止信號，而啟動刮板輸送機(jī)則是直接由控制器的輸出點(diǎn)控制刮板機(jī)的開關(guān)，需要可編程控制器給開關(guān)遠(yuǎn)控點(diǎn)一個持續(xù)的閉合點(diǎn)，當(dāng)需要停止刮板機(jī)時只需要將此閉合點(diǎn)直接斷開即可。因此從站控制皮帶和溜子的程序是不同的。

由于控制皮帶保護(hù)主機(jī)的從站程序和刮板機(jī)的從站程序不同，而不同的掘進(jìn)工作面由于布局不同所需要的皮帶運(yùn)輸機(jī)和刮板運(yùn)輸機(jī)的數(shù)目和排列方式也不同，這樣導(dǎo)致某一個工作面的控制程序在另一個工作面是無法使用的。為了使一套程序可以在不同工作面不同運(yùn)輸方式下使用，我們決定對主站程序進(jìn)行升級，我們將主站設(shè)為零號站，依次有一號站、二號站、三號站等等，在主站的控制程序中，每一個站號的啟動程序既有啟動皮帶運(yùn)輸機(jī)的啟動方式，又有啟動刮板輸送機(jī)的程序，必須主板準(zhǔn)備啟動一號分站時，主站不管一號分站是控制的皮帶保護(hù)主機(jī)還是刮板輸送機(jī)的開關(guān)，主站將兩種控制程序的通訊信號全部發(fā)送出去，當(dāng)一號分站控制的皮帶則啟動皮帶，一號分站控制的刮板機(jī)則啟動刮板機(jī)，無論是控制的哪個設(shè)備，最終都是啟動一臺開關(guān)，主站只要接收到了來自開關(guān)的常開點(diǎn)的反饋信號，則認(rèn)為一號分站控制的設(shè)備已經(jīng)正常啟車，這時主站則繼續(xù)給2號分站發(fā)送同樣的啟車命令即可。

4實(shí)施效果

集控開車：

（1）將主站操作臺打到“集控”狀態(tài)下，后面分站控制箱同時都打到“集控”狀態(tài)下，操作臺處起車時按“啟動”按鈕溜子及皮帶將按先后順序延時開起。停車時按“停止”按鈕最后一部皮帶先停然后按順序停車。若有緊急情況下可按“急?！卑粹o，溜子及皮帶同時立即停車。注：前后之間有閉鎖關(guān)系。

（2）在主站操作臺“手動”狀態(tài)下，后面分站控制箱“集控”狀態(tài)下，溜子及皮帶可單獨(dú)操作，按“一部刮板機(jī)起”按鈕則一部刮板機(jī)起車，按“一部刮板機(jī)?！卑粹o則一部刮板機(jī)停止，按“1#皮帶起”按鈕則1#皮帶起車，按“1#皮帶停”按鈕則1#皮帶停止，2#皮帶、3#皮帶、甜皮帶控制方式與1#皮帶相同。注：相互之間無閉鎖關(guān)系。

就地開車：

將控制箱打到“就地”狀態(tài)下，按控制箱本身“啟動”按鈕起車，按“停止”按鈕停車，溜子及皮帶各自操作對應(yīng)設(shè)備，互不影響。

操作員顯示屏集控狀態(tài)下顯示各個皮帶運(yùn)行狀態(tài)，都可觀察到。操作臺在打到各個檔位時對應(yīng)指示燈都會亮，皮帶開起和故障時對應(yīng)指示燈會亮。各個控制箱都有“急?！卑粹o，“急停按鈕是閉鎖按鈕，按下則控制設(shè)備停止，再按一下方可復(fù)位。若有緊急情況則按“急?！卑粹o達(dá)到停止效果。