皮帶運(yùn)輸集控系統(tǒng)應(yīng)用分析

沈飛翔

摘要：目前，國(guó)內(nèi)各大煤礦基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化生產(chǎn)，為確保相關(guān)設(shè)備的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，應(yīng)結(jié)合具體的生產(chǎn)工藝，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)?；诖它c(diǎn)，本文首先對(duì)煤礦皮帶運(yùn)輸集控系統(tǒng)的需求進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)煤礦皮帶運(yùn)輸集控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行論述。期望通過(guò)本文的研究能夠?qū)γ旱V生產(chǎn)能效的提升有所幫助。

關(guān)鍵詞：煤礦皮帶；運(yùn)輸集控系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

1 煤礦皮帶運(yùn)輸集控系統(tǒng)的需求分析

為調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、推動(dòng)科學(xué)發(fā)展，減人提效，實(shí)施安全高效運(yùn)行，我礦積極研發(fā)，通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)、PLC控制技術(shù)、信息化技術(shù)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，進(jìn)行系統(tǒng)信息的采集、傳輸、加工處理、現(xiàn)場(chǎng)控制和狀態(tài)顯示，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集中控制；提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，使煤流線(xiàn)上所有設(shè)備的閉鎖關(guān)系更加可靠，完全實(shí)現(xiàn)了各種運(yùn)行模式下的順煤流停車(chē)，逆煤流啟車(chē)的順序控制。

煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，皮帶運(yùn)輸是不可或缺的重要組成部分之一，為確保煤礦高產(chǎn)高效目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，應(yīng)對(duì)皮帶運(yùn)輸全過(guò)程進(jìn)行集中控制，這一目標(biāo)可通過(guò)皮帶運(yùn)輸集控系統(tǒng)來(lái)完成。在對(duì)皮帶運(yùn)輸集控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足如下需求：？

（1）系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)皮帶運(yùn)輸全過(guò)程的監(jiān)測(cè)與控制，并完成對(duì)相關(guān)設(shè)備的操作及調(diào)度；

（2）應(yīng)當(dāng)保留皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中所有設(shè)備的就地操作功能，以此作為事故的預(yù)防措施；

（3）設(shè)計(jì)出來(lái)的集控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)達(dá)到工業(yè)自動(dòng)化控制的基本要求，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的目標(biāo)；

（4）系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠?qū)ιa(chǎn)工序的安全參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；

（5）系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)皮帶運(yùn)輸設(shè)備的穩(wěn)定、勻速運(yùn)行。

基于上述需求，下面本文重點(diǎn)對(duì)皮帶運(yùn)輸集控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行論述。

2 煤礦皮帶運(yùn)輸集控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 主要研究?jī)?nèi)容

井下膠帶輸送機(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，而老式的膠帶傳輸方式，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)用人工操作，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，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)膠帶輸送機(jī)的集中控制就顯得更加必要。根據(jù)上級(jí)總公司戰(zhàn)略管理的要求，減人提效成為當(dāng)下礦業(yè)公司調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、推動(dòng)科學(xué)發(fā)展的重要抓手和突破口，減人提效工作已經(jīng)成為聚隆礦業(yè)公司內(nèi)生性的戰(zhàn)略要求。

2.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

由于煤礦運(yùn)輸區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較為惡劣，在充分考慮礦用設(shè)備安全性的前提下，通過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)性比選后，決定選用西門(mén)子公司研發(fā)的S7300系列PLC作為集控系統(tǒng)的控制處理器，基于主分站的模式，借助工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互傳。下面對(duì)該集控系統(tǒng)關(guān)鍵部分的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行論述。

2.2.1 控制主站的設(shè)計(jì)

控制主站是整個(gè)集控系統(tǒng)的核心，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選用的是S7-300系列PLC，它采用的是當(dāng)前較為流行的模塊化設(shè)計(jì)，具體由以下幾個(gè)模塊組成：CPU、電源、通訊及可擴(kuò)展模塊等等。按實(shí)際需求，在控制站內(nèi)安裝了CPU和電源兩大模塊。

2.2.2 控制分站設(shè)計(jì)

由于皮帶機(jī)在地面和井下均有布設(shè)，基于這一特點(diǎn)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，分別在地面和井下設(shè)置了控制分站。

（1）地面分站。為便于維修，并考慮煤礦連續(xù)生產(chǎn)的需要，結(jié)合供電分布，對(duì)控制分站設(shè)備進(jìn)行了分區(qū)域設(shè)置。在集中控制室和煤倉(cāng)頂各設(shè)置了一臺(tái)PLC分站，皮帶運(yùn)輸集控系統(tǒng)借助安裝在現(xiàn)場(chǎng)的傳感器設(shè)備完成相關(guān)信號(hào)的采集，主要包括以下幾類(lèi)信號(hào)：DI、DO及AI。鑒于此，在地面控制分站的設(shè)計(jì)中，可通過(guò)PLC上自帶的接口模塊及接線(xiàn)端子實(shí)現(xiàn)傳感器與CPU之間的信號(hào)互傳。同時(shí)，主站PLC的CPU自帶兩個(gè)以太網(wǎng)接口，一個(gè)可與監(jiān)控上位機(jī)進(jìn)行連接，與組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)通訊，另一個(gè)接口可實(shí)現(xiàn)與分站接口模塊之間的以太網(wǎng)通信。

（2）井下分站。本文所設(shè)計(jì)的集控系統(tǒng)主要是為了對(duì)煤礦皮帶運(yùn)輸全過(guò)程進(jìn)行控制，系統(tǒng)的基本控制思路是地面為主、井下為輔，鑒于此，井下控制分站主要是對(duì)給煤機(jī)和井下皮帶機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制，其設(shè)計(jì)方法與地面分站的PLC設(shè)計(jì)方法基本相同，只是安裝位置不同，故此不進(jìn)行重復(fù)敘述。

2.2.3 實(shí)現(xiàn)的功能

為了滿(mǎn)足日常運(yùn)行、檢修、故障處理等需要，操作臺(tái)具備三種控制模式：就地檢修、就地手動(dòng)和就地自動(dòng)。操作人員可采用不同方式控制各條皮帶的啟動(dòng)和停止。

（1）就地檢修控制。當(dāng)日常檢修或故障處理以及特殊需要時(shí)，操作人員可在操作臺(tái)上單獨(dú)控制每個(gè)設(shè)備的開(kāi)停。

（2）就地手動(dòng)控制。在這種方式下，設(shè)備之間存在閉鎖關(guān)系，只有前面的皮帶開(kāi)后，后面才能開(kāi)。

（3）就地自動(dòng)控制。在這種方式下，操作人員只需在操作臺(tái)上選擇好系統(tǒng)啟停流程，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的一鍵按煤流開(kāi)車(chē)。

（4）工況圖顯示。工況圖動(dòng)態(tài)顯示整個(gè)系統(tǒng)皮帶、給煤機(jī)運(yùn)行的工況，以及主要保護(hù)有關(guān)參數(shù)信息。

（5）信息圖顯示。實(shí)時(shí)顯示皮帶、給煤機(jī)開(kāi)/停狀態(tài)。如皮帶開(kāi)停狀態(tài)、檢修狀態(tài)及運(yùn)行開(kāi)機(jī)時(shí)間、停機(jī)時(shí)間等參數(shù)。

（6）故障及保護(hù)顯示。同時(shí)實(shí)時(shí)顯示皮帶和各種保護(hù)傳感器的工作狀態(tài)，顯示皮帶的故障類(lèi)型，分站之間通信是否異常。

（7）地面遠(yuǎn)程功能。上位機(jī)具有遠(yuǎn)程開(kāi)車(chē)停車(chē)、故障診斷、歷史記錄開(kāi)停查詢(xún)等功能，同時(shí)可時(shí)時(shí)瀏覽視頻圖像。

3 結(jié)論

綜上所述，本文在簡(jiǎn)要分析煤礦皮帶運(yùn)輸集控系統(tǒng)的需求的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了論述。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，在某煤礦中進(jìn)行應(yīng)用，自系統(tǒng)投入運(yùn)行后，煤礦皮帶運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性較之以往獲得大幅度提升，各種故障也隨之減少，突發(fā)性故障問(wèn)題的恢復(fù)時(shí)間顯著縮短。由此可見(jiàn)，該集控系統(tǒng)的作用非常突出，具有一定的推廣使用價(jià)值。

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（作者單位：山東能源內(nèi)蒙古盛魯電力有限公司）