自動化在采區(qū)原煤運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘 要：該文介紹了PLC可編程控制器在采區(qū)原煤運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過PLC編程控制，實現(xiàn)了采區(qū)原煤運輸系統(tǒng)每部皮帶機的聯(lián)鎖及集中控制，提高了原煤運輸系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性，使人力資源得到了整合，達到了企業(yè)減人提效的目的，有極好的安全效益和經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：PLC；集中控制；減人提效；自動化；上位機；

中圖分類號：TD634 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：1674-3520（2014）-03-000241-01

華恒礦業(yè)公司作為年產(chǎn)百萬噸的大型礦井，隨著綜采、綜掘工藝的應(yīng)用，原煤產(chǎn)量不斷提高，采區(qū)運輸系統(tǒng)均為獨立控制，系統(tǒng)分散，控制方式不靈活，系統(tǒng)運行狀態(tài)及故障不能及時發(fā)現(xiàn)并處理，造成事故時間過長，影響礦井正常生產(chǎn)。為了解決原煤運輸系統(tǒng)的不足，我公司對八采區(qū)原煤運輸系統(tǒng)進行了自動化改造。

一、系統(tǒng)情況

華恒礦業(yè)八采區(qū)運煤系統(tǒng)安裝4部皮帶機，采用西門子S7-200型PLC為核心控制器，配合上位機軟件，實現(xiàn)原煤運輸自動化控制。具體如下： 1、控制柜配置：在煤倉附近安裝一臺礦用隔爆型PLC控制柜。PLC控制柜：采集皮帶啟動器狀態(tài)及電流、隨機保護狀態(tài)和打點反饋，控制皮帶的啟動停止，打點輸出。PLC控制柜信號借助視頻柜內(nèi)交換機通過光纜將PLC信號傳至八采變電所環(huán)網(wǎng)交換機。2、視頻柜配置：在煤倉附近安裝一臺防爆視頻柜。解碼器：通過解碼器將網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換成模擬信號接防爆電視。交換機：通過交換機將現(xiàn)場攝像頭網(wǎng)絡(luò)信號傳輸至八采變電所環(huán)網(wǎng)交換機。3、操作臺配置：在煤倉附近安放一臺操作臺，放置PLC柜、防爆電視等設(shè)備。防爆電視：實時顯示防爆攝像頭畫面。4、隨機保護部分：四條皮帶分別配置一套隨機保護，包含主機和傳感器以及語音通話設(shè)備。隨機保護主機：采集各個保護傳感器信號，并根據(jù)保護等級進行相應(yīng)的動作，實現(xiàn)報警，通過對講機可以實現(xiàn)對講通話。傳感器：堆煤傳感器、煙霧傳感器、跑偏傳感器、溫度傳感器、速度傳感器、灑水電磁閥。5、語音通訊部分：沿皮帶運輸巷每隔150米安裝一臺KXT101-H礦用控制通訊信號器，實現(xiàn)機道內(nèi)語音通訊、系統(tǒng)打點。

二、控制方式

1、操作方式分三種方式：遠程、集中和就地。（1）遠程：當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)打到遠程模式時，系統(tǒng)處于遠程遙控狀態(tài)，即由地面對原煤運輸系統(tǒng)進行控制，并實時監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)。在遠程模式下，由上位機作為主要操作設(shè)備，對系統(tǒng)進行各項參數(shù)的設(shè)定以及控制命令的下發(fā)。在遠程模式下控制方式分兩種：解鎖控制和聯(lián)鎖控制。 a、解鎖控制：在上位機上選擇“解鎖”控制方式時，可通過上位機進行單部皮帶的啟停控制。b、聯(lián)鎖控制：在上位機上選擇“聯(lián)鎖”控制方式時，可通過上位機“聯(lián)鎖啟動”或“聯(lián)鎖停止”按鈕控制皮帶按照預(yù)先設(shè)定好的順序進行啟動和停止。在此控制方式時，也可按照皮帶啟動順序單步開停每一部皮帶。（2）集中：當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)打到集中模式時，系統(tǒng)處于就地集中控制模式，即使用PLC柜按鈕完成皮帶的啟停控制，皮帶運行過程中，系統(tǒng)自動檢測設(shè)備的運行參數(shù)，發(fā)生故障自動停機并提示報警信息，皮帶運行參數(shù)及報警信息通過圖形顯示器顯示。在集中模式下，PLC柜作為主要操作設(shè)備，對系統(tǒng)下發(fā)控制命令。在集中模式下控制方式分兩種：解鎖控制和聯(lián)鎖控制。a、解鎖控制：通過PLC柜按鈕選擇“解鎖”控制方式時，可通過PLC柜按鈕進行單部皮帶的啟停控制。b、聯(lián)鎖控制：通過PLC柜按鈕選擇“聯(lián)鎖”控制方式時，可通過PLC柜按鈕選擇顯示屏上的“聯(lián)鎖啟動”或“聯(lián)鎖停止”，控制皮帶按照預(yù)先設(shè)定好的順序進行啟動和停止。（3）就地：當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)打到就地模式時，系統(tǒng)處于手動操作模式，即保持現(xiàn)有的操作方式，整個系統(tǒng)完全脫離控制器，通過隨機保護主機手動單臺就地操作各臺設(shè)備，作為檢修或控制系統(tǒng)出故障時應(yīng)急操作方式。

三、功能情況

1、基本功能：實現(xiàn)皮帶一鍵自動啟停控制，并實時顯示各皮帶狀態(tài)，隨機保護主機采集皮帶運行時傳感器狀態(tài)，在發(fā)生故障時停機。通過選擇不同的控制方式，皮帶可通過現(xiàn)場隨機保護主機控制，也可通過PLC柜按鈕進行控制，還可以通過地面上位機進行遠程控制2、上位機功能情況：（1）故障診斷、實時報警與歷史報警查詢功能。根據(jù)皮帶從啟動到運行每個階段的各項參數(shù)，設(shè)定故障報警值，以判斷皮帶是否按正常程序運行，故障診斷包括以下內(nèi)容： a、啟動失敗報警：開關(guān)得電時，下發(fā)啟動命令，若程序沒有讀到開關(guān)運行狀態(tài)反饋點，或電機電流為0，則判斷皮帶啟動失敗，停止程序繼續(xù)運行。b、隨機保護報警：在皮帶正常運行過程中，現(xiàn)場出現(xiàn)堆煤、煙霧、跑偏、急停、打滑、溫度保護動作，根據(jù)現(xiàn)場隨機保護主機設(shè)置的報警等級輸出報警信號，程序讀取到隨機保護主機發(fā)出的報警信號進行報警并停機。c、歷史報警查詢功能，對過去時間發(fā)生的報警信息可通過上位機進行選擇查詢。 （2）故障或傳感器可以通過上位機屏蔽。（3）皮帶各項參數(shù)數(shù)據(jù)曲線記錄、歷史報表查詢，通過上位機查詢過去時段內(nèi)報表數(shù)據(jù)。（4）上位機原煤運輸自動化動畫效果顯示，皮帶運行動畫顯示。（5）皮帶運行記錄查詢，通過上位機查詢過去時段皮帶的運行記錄。3、隨機保護報警功能情況。就地模式隨機保護報警：皮帶正常運行過程中，現(xiàn)場出現(xiàn)堆煤、煙霧、跑偏、急停、打滑、溫度保護動作，隨機保護主機會語音提示報警類型，并根據(jù)設(shè)置的報警等級進行動作，只報警不停機或報警并停機。4、PLC控制柜功能情況。PLC柜采用西門子200系列PLC為核心控制器，實時監(jiān)控皮帶的各種運行狀態(tài)，程序通過對皮帶的狀態(tài)進行分析，對皮帶進行可靠地控制，最大限度的避免事故的發(fā)生。PLC柜配置8個按鈕，一個顯示屏，顯示屏實時顯示皮帶運行畫面，皮帶各項狀態(tài)以及報警信息等；通過前面板8個按鈕的組合使用可以完成對皮帶的控制、畫面切換、報警查詢等功能。

四、效果分析

隨著PLC可編程控制器在礦井的大量應(yīng)用，基于PLC控制的皮帶機也越來越受到用戶的廣大歡迎。其主要優(yōu)點有：（1）可靠性高，抗干擾能力強，特別適合井下潮濕的運煤系統(tǒng)。（2）配套齊全，功能完善，適用性強。（3）系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便。（4）可實現(xiàn)機電一體化。

五、經(jīng)濟效益及安全效益

1、普通采區(qū)原煤運輸系統(tǒng)，每部皮帶機需配備3名崗位工，八采原煤運輸系統(tǒng)有4部皮帶機，則需要崗位工12名，替班人員3名，按每名崗位工每月工資3800元，則每年需要支出崗位工工資68.4萬元；實現(xiàn)自動化控制的采區(qū)原煤運輸系統(tǒng)，只需在第一部皮帶配備3名崗位工，替班人員1名，巡查人員1名，按每名崗位工每月工資3800元，則每年需支出崗位工工資22.8萬元，每年可以節(jié)約資金45.6萬元。2、通過原煤運輸自動化控制，提高了原煤運輸?shù)陌踩\轉(zhuǎn)系數(shù)，減少了崗位工，實現(xiàn)了遠程集中控制。

六、結(jié)束語

自動化在采區(qū)原煤運輸系統(tǒng)中使用后，不僅提高了原煤運輸?shù)陌踩煽啃裕瑢崿F(xiàn)了自動化遠程控制，減少了10名皮帶機司機，人力資源得到了整合，達到了企業(yè)減人提效的目的，有極好的安全效益和經(jīng)濟效益。