煤礦井下膠帶集中控制系統研究與設計

摘要：祁東煤礦現有的井下膠帶集中控制系統，提高了井下煤炭運輸效率，達到了安全可靠運行以及減員增效的目的。本文從實際出發研究了祁東煤礦井下膠帶集中控制系統在井下煤炭運輸系統中所起到的作用，分析了系統的特點、組成和功能。

關鍵詞：煤礦；膠帶；集中控制

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)25-1594-02

The Research and Design of the Centralized Control Of Strap System Underground Coal Mine

TANG Chuan-gui

(Anhui Qidong Mine Coal Co. Ltd， Suzhou 234000， China)

Abstract: The centralized control of strap system underground mine usedin Qidong coal enhance the efficiency of the transport of coal underground， realize the goal of operation safe and reliable and the purpose of attrition to improve efficiency. This passage from reality in studying the Centralized Control Of Strap System in coal transports system to play the role of the system's features， functions and composition.

Key words: Coal Mine; Strap; Centralized Control

1 引言

目前，皖北煤電公司祁東礦井下現有的各條膠帶機已經實現集中控制。系統符合實際使用要求，打到了安全可靠運行以及減人提效目的。系統采用現場總線技術，通過集中控制和工業電視相結合，對井下膠帶機和煤倉煤位等相關設施進行監控監測。

2 系統結構

針對皖北煤電公司祁東礦井下主煤流運輸生產系統的特點，按照以“井上集中監控為主，井下多點監測為輔”的原則，本系統是按照以下方案設計。

2.1 控制設備

根據現場實際分布情況，采用的集控系統結構原理。利用光纖、電纜組成混合現場總線，實現對祁東礦井下主煤流運輸系統及工業電視。

監測監控系統主要由地面監控中心，傳輸線路，井下控制分站和給煤機、煤倉煤位、保護傳感器信號等構成。

2.2 控制系統組成

主煤流運輸皮帶地面集中控制系統結構主要由四部分組成：

1) 地面控制中心

地面控制中心設置在集控室，主要通過計算機和工業電視對膠帶運輸機監視和集中控制。主要設備和設施包括工業控制計算機、21′顯示器、網絡通信、不間斷電源和工業電視等。

2) 遠距離通訊傳輸系統

工業現場總線由光纖、雙絞線、集線器和網絡連接器等組成。

(3) 井下控制及信號采集裝置

井下控制及信號采集裝置由兩部分組成，KJD15礦用隔爆兼本安膠帶機自動控制裝置。該裝置控制核心部分采用德國西門子公司生產的 S7-300 可編程控制器，其他主要元件均采用進口元件。井下現場部分還包括電氣控制箱，外圍保護、監測裝置等相關設施。

KJD15膠帶機控制裝置結合相應配套的傳感器、控制器、網絡組件等完成對膠帶機和給煤機的就地、遠程控制。

4) 保護和檢測裝置

堆煤保護、 低速打滑保護、 跑偏保護、 煙霧保護、 超溫灑水保護、煤位連續測量、電流和電壓

5) 工業電視

本系統主要由工業攝像設備、控制設備、顯示設備、傳輸設備、光纜等組成。主要包括攝像機、監視器、轉換器、光纖和控制器等。工業攝像設備采用低照度低噪聲KD6002礦用本安型光纖攝象儀。

3 控制系統主要功能與特點

3.1 地面控制中心

1) 冗余功能

地面控制中心采用主、從計算機實現雙機熱備用，當其中一臺計算機出現故障時，可自動切換到另一臺計算機，以防止數據丟失或控制失控。

2) 系統容量

系統輸入/輸出點位能夠滿足可采集2000個以上的監控點；巡檢周期符合行業規定（<20mS）。

3) 擴展功能

選擇的計算機和系統軟件留有備用容量和接口，可以很方便地進行擴展（如增加膠帶機的保護裝置）；分布式系統結構具有良好的擴展性，（如膠帶機隨生產的發展增多，可方便的增加膠帶機監控分站）。

4) 打印功能

能實時或按時間段打印各膠帶機和相關設備的運行參數（如運行時間、電機電流等）和運行狀態（如膠帶機開停狀態、故障類型、故障發生時間等）。

5) 控制功能

具有遠程啟動、停止、復位和測試功能，并可進行地面遠程編程、故障（保護）屏蔽及控制方式轉換、給煤機點動操作等功能控制。

6) 顯示功能

能實時顯示各膠帶機、相關設施及所有信號狀況，并能方便地進行多畫面切換；當井下被測參數超限、保護動作及設備運行狀態改變后，給出語音、文字告警提示。

7) 系統軟件

系統平臺為WINDOWS 2000操作系統，應用軟件采用iFIX組態軟件，人機界面友好，便于系統程序員修改和維護。控制軟件采用西門子公司的STEP7 V3.2編程軟件。

8) 數據統計、匯總

對數據進行綜合處理，滿足報表統計、曲線圖、柱狀圖顯示并能打印輸出。

9) 網絡功能

與其它集控系統（如：供電集控系統）組成網絡并納入全礦計算機局域網，供礦調度室、礦領導及有關部門隨時掌握井下各系統工況。

10) 掉電保護

為防止系統突然斷電造成系統數據的丟失以及控制失控，采用1VA UPS供電，保證系統不間斷運行。UPS能夠為系統提供2小時的連續供電要求。

3.2 控制模式

為了滿足日常運行、檢修、故障處理等需要，具備三種控制模式：就地、遠程和自動。操作人員可采用不同方式控制各條膠帶機的啟動和停止。控制方式有三種:

1) 地面集中控制

在這種方式下，操作人員只需在地面控制中心操作鍵盤或鼠標，控制井下各條膠帶機和給煤機的起、停以及故障解除等。并且通過計算機語音系統發布開車提示命令。

2) 人工就地控制

當日常檢修或故障處理以及特殊需要時，操作人員可分別在各條膠帶機頭通過膠帶機自動控制裝置控制膠帶機的起、停。

3) 控制方式變換

可以通過膠帶機自動控制裝置手/自動切換開關進行轉換，使得二種控制方式互為備用、互相閉鎖，提高系統的可靠性和靈活性。

4) 后部閉鎖

具有同煤流方向相互閉鎖功能，實現逆煤流開，順煤流停。

5) 啟動方式

膠帶機采用直接啟動方式。

6) 故障解除

上位機具有故障解除功能，對于使用中出現的各類故障，非正常動作，使用中視情節正確使用。

3.3 顯示功能

工況圖顯示：工況圖動態顯示整個系統所有膠帶機、給煤機、轉載膠帶運行的工況，以及主要保護、煤炭產量（需配備相關稱重設備）有關參數信息。

3.4 信息圖顯示

實時顯示膠帶機、給煤機開/停狀態和煤倉煤位高度。如膠帶機開停狀態、檢修狀態及運行速度，拖動電機電壓、電流、開機時間、停機時間等參數。

3.5 故障及保護顯示

同時實時顯示膠帶機和各種保護傳感器的工作狀態，顯示膠帶機的故障類型，分站之間通信是否異常。

3.6 歷史查詢

電機電流、電機溫度、帶速、產量和瞬時流量歷史趨勢圖查看、相關數據報表顯示和歷史數據查詢。

3.7 保護功能

符合煤炭安全規程對皮帶機保護的六項措施。系統具有膠帶機低速打滑、機頭堆煤，滿倉，超溫灑水，煙霧，滾筒超溫，沿線急停和跑偏保護。

4 系統安全性

系統具有完善的保護功能，井下機電設備出現故障時能夠保證及時停車，防止意外情況發生。

(1) 完善膠帶機及相關設備的保護。采用性能可靠、動作靈敏、故障率低的控制保護裝置，如膠帶機自動控制裝置核心部分采用可編程控制器（PLC）。

(2) 設備出線口滿足安全規程要求，芯線接續簡便、牢固。

(3) 傳感器采用本質安全型或礦用隔爆型。

(4) 當接觸器接點粘連需停膠帶而無法停止時，切斷上一級開關。

(5) 就地控制裝置設立閉鎖開關，便于故障檢查、處理時實現閉鎖。

(6) 在遠程控制方式下設立傳輸故障保護，實現自動停機，防止失控。

(7) 設備選型符合祁東礦煤礦安全規程要求，具有防潮、防塵、防震和抗干擾性能。

(8) 因故障查找或處理故障原因，需臨時啟動膠帶時，能將不必要的保護信號臨時屏蔽，一切正常后恢復。

5 結束語

井下膠帶集中系統的使用，大大提高井下煤炭運輸效率，降低了工作難度、強度；能自動控制、集中開停等，操作簡單、使用方便；便于管理查閱開停記錄、傳感器報警信息等；實現了井下膠帶運輸系統的安全、可靠、高效運行，達到了減員增效的目的，有著很強的實際應用意義。

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