主運(yùn)輸皮帶系統(tǒng)集中控制改造研究

(鄭煤集團(tuán)鄭新公司，河南 鄭州 450000)

0 引言

新陽煤礦原煤生產(chǎn)從綜采工作面的煤炭采掘開始，陸續(xù)經(jīng)過順槽皮帶、西大五皮帶、西皮帶，主提升皮帶及地面儲(chǔ)運(yùn)皮帶等7條皮帶到達(dá)地面露天儲(chǔ)煤廠，然后進(jìn)入洗煤廠入洗。井下承擔(dān)原煤運(yùn)輸?shù)母删€皮帶機(jī)全部來自美國DBT 公司，其控制系統(tǒng)采用澳大利亞安控公司生產(chǎn)的進(jìn)口負(fù)荷中心，核心控制系統(tǒng)采用的AB公司SLC5/04系列可編程控制器。皮帶機(jī)單個(gè)自動(dòng)化程度非常高，現(xiàn)實(shí)情況是多條皮帶機(jī)都是單獨(dú)分散控制，形成了信息孤島和控制孤島，一是難以給公司管理人員以及基層隊(duì)的機(jī)電技術(shù)人員提供更好的管理輔助功能，他們不能實(shí)時(shí)了解井下設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，提高皮帶機(jī)故障維修的工作效率； 二是未充分發(fā)揮皮帶機(jī)的集中控制優(yōu)勢，生產(chǎn)效率相對低下，節(jié)能減耗，人員配置方面的優(yōu)點(diǎn)未能充分發(fā)揮。

1 主運(yùn)輸皮帶集中控制系統(tǒng)改造的實(shí)施步驟

1.1 硬件通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

1)主運(yùn)輸皮帶集中監(jiān)控系統(tǒng)需要一個(gè)可靠、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，考慮煤礦井下特殊的使用環(huán)境，采用以光纜為骨干通信介質(zhì)的以太網(wǎng)通信網(wǎng)路，光纜信息傳送能工作在惡劣的環(huán)境里，抗干擾能力極強(qiáng)，而且各類強(qiáng)弱電干擾基本上對光纜不起作用； 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)簡單、快速、實(shí)用性強(qiáng)、價(jià)格低廉，易于維修和更換，后期基本上免維護(hù)，一次鋪設(shè)，終生使用。

2)使用原系統(tǒng)自帶的天津貝克設(shè)備進(jìn)行改造，連接所有皮帶附屬的貝克系統(tǒng)，單獨(dú)構(gòu)成一條備用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，作為光纖以太網(wǎng)的備用網(wǎng)絡(luò)，對系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性進(jìn)行絕對保證。

1.2 主運(yùn)輸皮帶各控制中心通信部件改造

主運(yùn)輸皮帶都是來自澳大利亞安控的進(jìn)口設(shè)備，附帶基本上完整的通信相關(guān)組件，而且各個(gè)皮帶控制部分相差不大，可以充分利用現(xiàn)有資源，只需要進(jìn)行較小的通信組件安裝及補(bǔ)充，外部光纜熔接及合理分配網(wǎng)絡(luò)資源即可。

1.3 儲(chǔ)運(yùn)皮帶的集中控制改造

101和102皮帶原先采用的是天津貝克控制系統(tǒng)，其控制方式和控制理念與進(jìn)口負(fù)荷中心有本質(zhì)區(qū)別，骨架還是自己的獨(dú)立繼電器控制系統(tǒng)，附加天津貝克皮帶的沿線保護(hù)，基本上是簡單組合控制。為了使其融入整個(gè)集中控制系統(tǒng)，考慮到兩部皮帶離主皮帶控制柜很近，可采取硬接線方式通過主皮帶橋接實(shí)現(xiàn)，并輔助以軟件通信，互相備用的方式來提高控制的可靠性；利用天津貝克控制器自帶的通信接口，其通信協(xié)議為不常見的RS232 電流環(huán)通信協(xié)議，在主皮帶控制器處增加AB專用通信模塊1746-BASIC-T，自行編寫B(tài)ASIC程序，讀取相應(yīng)貝克系統(tǒng)控制信息，融入主皮帶控制中心來實(shí)現(xiàn)。

1.4 主運(yùn)輸皮帶集中控制系統(tǒng)上位監(jiān)控圖形顯示的實(shí)現(xiàn)

利用綜采的CITECT(西雅特) 監(jiān)控系統(tǒng)，把主運(yùn)輸皮帶集成到一起，實(shí)現(xiàn)從采煤到運(yùn)輸一體化監(jiān)控。新陽煤礦綜采設(shè)備也來自澳大利亞安控公司，其生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是不同于各個(gè)皮帶的，它采用的是悉雅特組態(tài)軟件，性能極其強(qiáng)大，使用靈活、界面友好，機(jī)電技術(shù)人員和現(xiàn)場操作人員容易掌握和使用；其穩(wěn)定性、實(shí)用性和交互性在綜采近8年的實(shí)際使用中以得到驗(yàn)證。另一個(gè)方面，用于生產(chǎn)監(jiān)控的上位軟件價(jià)格都不便宜，國產(chǎn)的在功能和穩(wěn)定性上都有不小差距，利用我礦現(xiàn)有的資源，可以大大降低項(xiàng)目成本預(yù)算；另外，可以充分發(fā)揮CITECT工業(yè)軟件的特點(diǎn)，進(jìn)行冗余設(shè)置，進(jìn)行分布式網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，保證操作系統(tǒng)的穩(wěn)定與可靠。

1.5 主運(yùn)輸皮帶集中控制系統(tǒng)PLC軟件程序設(shè)計(jì)

為了保持皮帶機(jī)原控制系統(tǒng)的控制功能，分別對每條皮帶機(jī)的PLC 控制程序進(jìn)行編程，在保持原有程序穩(wěn)定性的前提下，添加參與集中控制的子程序，同時(shí)，修改參與集中控制所需的其他程序部分，新建參數(shù)表，開辟用于上位機(jī)通信的數(shù)據(jù)區(qū)，完善集中控制的各項(xiàng)控制功能。

1.6 多媒體視頻影像系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

多媒體視頻影像系統(tǒng)起輔助作用，但又不可或缺，考慮到在各條皮帶關(guān)鍵點(diǎn)處(例如卸載點(diǎn)漏斗) 的安全，需要有視頻影像實(shí)時(shí)監(jiān)控，其他地方需要根據(jù)實(shí)際監(jiān)測點(diǎn)現(xiàn)場確定。這部分獨(dú)立成系統(tǒng)，可以根據(jù)實(shí)際情況增減，為了降低成本，可以按最低保證安全的需要設(shè)置。

1.7 皮帶機(jī)沿線語音通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

語音系統(tǒng)起輔助通話作用。現(xiàn)有各條皮帶在啟車時(shí)，都有自帶的貝克系統(tǒng)預(yù)警，可不做處理； 為實(shí)現(xiàn)井上集控中心與各條皮帶通話，以及各條皮帶之間相互通話，可對貝克系統(tǒng)進(jìn)行改造，利用原有單條皮帶機(jī)的通話功能，增加專用的LINIE卡，在貝克系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，組建新的通信系統(tǒng)，已達(dá)到全區(qū)域、全覆蓋通信功能。

1.8 主運(yùn)輸系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)的安放位置

采取單獨(dú)建設(shè)一個(gè)皮帶集中控制室，伴隨視頻監(jiān)控影像系統(tǒng)，以到達(dá)更好的監(jiān)控操作目的。集中控制所需要的服務(wù)器，采用的是工業(yè)服務(wù)器，性能穩(wěn)定可靠，并具有主備功能，同時(shí)具有相應(yīng)數(shù)量的操作端和瀏覽端。多媒體影像系統(tǒng)要獨(dú)立成屏，顯示實(shí)際影像，與生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)共同使用。主運(yùn)輸系統(tǒng)監(jiān)控及操作部分安放位置可以隨意放置，技術(shù)上沒有太多限制。

1.9 皮帶機(jī)集中控制方式的實(shí)現(xiàn)

主運(yùn)輸系統(tǒng)集中控制系統(tǒng)大體上采取本地控制模式和遠(yuǎn)程控制模式兩種控制模式。本地控制模式本地模式，控制權(quán)在本條皮帶，保留現(xiàn)有的各條皮帶上PANELVIEW顯示終端，并增加相關(guān)整體系統(tǒng)功能顯示及操作，以保證本條皮帶區(qū)域相關(guān)人員對所有皮帶運(yùn)行信息的實(shí)時(shí)掌握，現(xiàn)場單獨(dú)啟停本條皮帶的需要。

遠(yuǎn)程控制模式控制權(quán)交于集中控制室，以實(shí)現(xiàn)集中遠(yuǎn)程控制集中控制方式有兩種：遠(yuǎn)程集控方式，可以由相關(guān)人員在集中控制室集中控制所有皮帶的啟停，實(shí)現(xiàn)逆煤流啟動(dòng)，順煤流停車等集控操作功能。遠(yuǎn)程單機(jī)方式，可以由相關(guān)授權(quán)人員，在集中控制室根據(jù)現(xiàn)場需要，充分溝通預(yù)警后，單獨(dú)啟停每條皮帶。安全方面，整個(gè)控制系統(tǒng)會(huì)有足夠充分的閉鎖，絕對安全可靠，現(xiàn)有的每條皮帶各種保護(hù)都存在，不影響現(xiàn)有的皮帶功能。上下級皮帶閉鎖采用雙路方式，一是光纖以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)連鎖功能，二是基于天津貝克系統(tǒng)的LINE通信的后備保護(hù)系統(tǒng)。

2 主運(yùn)輸皮帶集中控制系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)的效益

2.1 節(jié)約用電方面

主運(yùn)輸系統(tǒng)集中控制后，干線皮帶的啟動(dòng)時(shí)間會(huì)極大縮短，停車時(shí)間也會(huì)相應(yīng)減少，而且由于信息和語音的溝通交流，臨近皮帶啟停也有參考性，每天因皮帶啟停引起的空運(yùn)轉(zhuǎn)，減少時(shí)間至少達(dá)30 min以上，干線皮帶的功率極大，7條皮帶總功率近9 000 kW，在用功率至少6 000 kW，考慮到累計(jì)運(yùn)行時(shí)差，每天節(jié)約用電達(dá)2 000度以上，工業(yè)平均電價(jià)為0.72元/度以上，每天節(jié)約近1 500元，據(jù)此計(jì)算，年節(jié)約將達(dá)五十幾萬元，而且，皮帶機(jī)屬于永久性設(shè)備，一次改造，終其使用壽命內(nèi)都受益，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^，是一項(xiàng)不可忽視的節(jié)能降耗技術(shù)改造。

2.2 提高皮帶機(jī)的使用率，降低故障維修時(shí)間

集中控制系統(tǒng)改造完成后，對井下各條皮帶的信息采集會(huì)更全面，所有皮帶運(yùn)行數(shù)據(jù)、故障信息、運(yùn)行指示，集中顯示、集中監(jiān)控，實(shí)時(shí)工況一目了然，降低了維修人員的工作量，提高了工作效率，井上技術(shù)人員在處理故障判斷故障方面也更加快捷與方便，極大地減少了停機(jī)時(shí)間，直接提高了生產(chǎn)效率。

2.3 減員增效

在皮帶機(jī)實(shí)施無人值守后，可以轉(zhuǎn)崗所有皮帶司機(jī)，每條皮帶機(jī)4個(gè)司機(jī)，3班制，共節(jié)約人力28個(gè)，在減員增效方面產(chǎn)生的人力成本節(jié)約將非?？捎^。

3 結(jié)語

在皮帶機(jī)集中控制系統(tǒng)改造后，經(jīng)過半年的實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)，改造后的系統(tǒng)在穩(wěn)定性、可靠性方面，都得到了充分驗(yàn)證。對比以往數(shù)據(jù)，使用率大幅提高，故障率大大降低，在節(jié)能降耗、人力成本控制方面更是有突出表現(xiàn)，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)效果與預(yù)期。