遠程監控系統在掘進工作面中的應用

王有聲（濟源煤業有限責任公司濟源一礦,河南 濟源 454650）

遠程監控系統在掘進工作面中的應用

王有聲
（濟源煤業有限責任公司濟源一礦,河南 濟源 454650）

摘 要：煤礦井下掘進工作面工作環境惡劣，運輸設備多，為了解決此問題，設計了帶式輸送機遠程控制系統，包含總體系統構造及硬件、軟件設計。該系統投入生產后不僅減少了電纜投資，減少了工人數量的數量，并且提高了運輸的效率和可靠性，安全經濟意義巨大，有利于自動化礦井的打造。

關鍵詞：帶式輸送機；遠程控制；掘進工作面；自動化礦井

0 引言

在煤礦井下掘進工作面中，帶式輸送機擔負著很重要的運輸任務，但在目前井下自動化系統的建設中，存在著只注重主運輸系統，而忽視輔助運輸系統的傾向。但從生產實際來看，掘進工作面輸送機數量多，設備工作環境比主運輸更為惡劣，工作人員也多，傳統控制方式在其控制系統中還占大多數，大多數處于互相獨立狀態，使整體維護更加困難，不能使信息互通，現場實時運行的監控與管理難以實現，在出現故障時不能及早發現和處理，使掘進工作面運輸系統工作的可靠性難以保證，造成整個礦井運輸效率低下[1-2]。為使煤礦井下各個工作安全高效進行，在煤礦井下掘進工作面中運用帶式輸送機遠程監控系統，集中監控與自動化控制帶式輸送機，將使井下運輸系統安全高效的運行得到保障[3]。

1　帶式輸送機控制系統總體結構

本次研究的對象是柏礦東翼帶式輸送機，輸送機輸送帶長度為1500 m，速度1.5m/s，采用4臺電動驅動。由于輸送距離比較遠，掘進巷道內工作人員較多，聯絡點也多，工作人員分散，對安全管理很不利。2012年，在其工作面采用遠程控制，取得了良好效果。

在本次設計中，帶式輸送機的控制系統一共由五部分組成：（1）主控制單元。既是整個系統的管理控制中心，又可就近進行信息采集；（2）遠程擴展單元。可將系統遠程進行擴展，可將遠端信息收集然后進行傳輸；（3）就地操作顯示單元。可將主要工況信息進行顯示；d)網絡通信傳輸介質。采用Profibus（是一種國際化、開放式、不依賴于設備生產商的現場總線標準）工業現場總線，是傳輸信息的通道；（4）外圍保護傳感器單元。主要由堆煤、打滑、煙霧、急停、跑偏、縱撕、溫度和超溫灑水等組成。

遠程信息被遠程擴展單元收集，然后進行統一打包，信息發送到主控制站時采用通信方式，這種方式不僅電纜使用少、成本低，還避免了電纜故障的發生，在提高經濟效益的情況下，保證了傳輸信息的可靠性，通信可靠性得到保障。另外，分式的模塊化結構構成了遠程擴展單元的主要結構，與主控制單元兼容性良好，不會出現因為系統不兼容而導致通信質量下降的現象。

2　控制系統設計

2.1 硬件設計

硬件核心設備57-300擔負著帶式輸送機控制系統中數據處理、發送控制指令等功能，是系統的主控制中心，遠程主要由數字量輸出模塊及導軌組成。各個硬件組成的程序可對主控制單元與各遠程單元模塊進行參數設置。

2.2 軟件設計

主控單元47-300在工作時主要有信息收集階段、邏輯分析處理階段與輸出執行階段3個階段。主控單元可以實現時刻監測電動機工作狀態，并在必要時啟動外圍傳感器保護，在電動機發生工作異常時和產生保護動作時，輸送機會被自動停止，主狀態見圖1。在實際操作過程中存在手動方式與檢修方式，現對手動方式、檢修方式和自動方式這三種啟動方式之間的區別進行簡單介紹。

（1）自動方式可以持續檢測煤倉中煤位的變化，通過檢測到煤位，系統可以自動調節運煤系統運煤速度，實現啟停輸送系統的自動化控制。設備在運行過程中可以同時實現遠程自動控制與啟動控制，PLC可以實現各個設備的安全運行；

（2）手動方式由工人監測采區煤倉煤位，人工手動對輸送機進行啟停，然后對運行的電動機臺數手動控制。在輸送機工作發生故障時， PLC可以實現自動控制來啟動保護動作，剩余的可由工人進行人工操作，控制輸送機的啟停；

（3）檢修方式的實現必須就地控制，遠程控制方式不能實現檢修控制。手動操作都可以控制各種電動機的啟停，只需要考慮電器保護，其余保護不需要考慮，這樣檢修人員就可精確知道故障發生的部位。

系統正常自動化運行需要這三種工作方式完好配合，當在井上下通信中斷時，使生產受到較小的影響，同時為了方便地進行日常檢修工作，設計了在系統檢修時的運行方式。

3　結語

以柏礦掘進工作面帶式輸送機的運輸系統為研究背景，對輸送機控制系統進行基本架構分析，提出使用現場總線實現帶式輸送機遠程控制方案，對系統的硬件和軟件進行了詳細設計，在帶式輸送機于掘進工作面中的自動化及其遠程無線化控制中具有很大現實意義。此系統在井下實施后，掘進工作面工作效率有了明顯提高，員工人數大幅減少，工人數目減少了一半，只保留了主控制和巡視的人員，對提高煤礦安全高效運行具有巨大意義。

參考文獻：

[1]于蕾,肖理慶.Profibus總線在煤礦帶式輸送機遠程控制系統中的應用[J].礦山機械,2013,41(12):62-65.

[2]譚超,董曉鈞,仝礦偉.基于虛擬現實技術的井下帶式輸送機遠程監控系統[J].煤礦機械,2009,30(11):232-234.

[3]盛志明.井下帶式輸送機遠程控制系統[J].礦山機械,2006,34(08):91-94.

作者簡介：王有聲（1974-），男，河南濟源人，工學學士,電氣專業助理工程師。