東龐礦集中控制系統的開發與應用

胡文鵬

摘要：目前皮帶運輸機加刮板運輸機是東龐礦井下掘進工作面原煤運輸的主要途徑，以往這兩種設備分別由KHP117-z煤礦用帶式輸送機保護裝置主機和普通KBZ-400饋電開關實現單機控制。而我礦使用的KHP117-z煤礦用帶式輸送機保護已具備超溫、超速、煙霧、堆煤、跑偏、超溫灑水等保護功能，如果直接購買市面上的集控系統將會是對原有設備的浪費，文章主要是講述在我礦原有設備的基礎上開發了一套與原有設備配套使用的集控系統。

關鍵詞：皮帶運輸機;集控;開發與應用

中圖分類號：TP273 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）12-0161-02

引言

東龐礦掘進工作面運輸系統中，工作面臨時安裝的多部皮帶運輸機和刮板輸送機采用的是單獨操作，分離控制的模式，鑒于操作和使用的復雜性，是對人力資源的極大浪費。由于是單人單機操作，操作時存在相當大的盲區，導致了職工在操作上安全性和可靠性也存在一定的缺陷。因此我們有必要對皮帶集中控制系統研發，以便于檢修，節省人力資源，提高職工勞動效率，保障職工安全，解決占用人員多，維護量大，操作復雜煩瑣的問題。

為了節省人力資源，提高職工勞動效率并且降低開發此次控制系統的成本，我們采用設計制作了掘進工作面皮帶集控系統，該套設備應用現代化技術，以遠程控制為基礎，采用PLC控制系統，PLC之間通過通訊控制不同的礦用輸送機保護裝置和饋電開關，可以實現多部皮帶的順序啟動、停止，也可實現單部皮帶的控制，同時操作者可以在顯示屏上實時地觀察每部皮帶的運行狀態，并通過遠程攝像頭觀察設備連接處的運載情況，確保運輸系統出現問題時能夠及時停車，以礦原有皮帶保護為基礎，既不影響皮帶的就地啟動、閉鎖等功能而且當出現跑偏、煤位、低速等保護現象時能立即停車，當皮帶檢修時，只需把皮帶機頭操作分站打到“檢修”位置，集控站不能對皮帶進行控制，更好的保護檢修者的安全。

1 KHP117-Z煤礦用帶式輸送機保護裝置主機簡介

它采用單片機作為處理控制單元，可對膠帶輸送機實現速度、溫度、堆煤、煙霧、跑偏、撕裂等保護功能，出現緊急情況時還可由本綜合保護裝置對膠帶輸送機實現急停功能。

本綜合保護裝置主機采用MCS-51系列單片機作為主控單元，所有輸入信號全部采用光耦隔離，輸出控制全部采用繼電器進行控制。本綜合保護裝置主機具有良好的人機接口，可對膠帶輸送機的運行狀態及所有故障狀態進行顯示，溫度和速度采用數碼管顯示，其余采用發光塊進行顯示。根據各單位現場的不同要求，還可對所有保護功能的參數進行預先設置，本綜合保護裝置主機采用EEP-ROM存儲器儲存這些設置參數，可永久保存，除非再次改寫。本綜合保護裝置主機同時具備遠控啟動和停止功能。

2 KBZ-400饋電開關簡介

東龐礦礦用隔爆型真空饋電開關（以下簡稱饋電開關），采用先進的計算機處理技術、全中文液晶顯示，主要用于含有爆炸性氣體（甲烷）和煤塵的礦井中，在交流50Hz，額定電壓1140（660）V，額定電流400A及以下三相中性點不接地的供電系統線路中，或與1250kVA及以下變壓器配套使用作為總開關、也可作為分支開關。當線路中出現短路、過載、斷相、欠壓、過壓或漏電時能自動切斷電源，并顯示故障類別。作總開關時具有三相對稱性漏電閉鎖保護，為分支開關漏電保護的后備保護，作分支開關使用時具有選擇性漏電保護和漏電閉鎖功能。

該饋電可以就地或遠距離起動和停止負載，在停車狀態下，可以進行換向。同時還具有過載、斷相、短路、漏電閉鎖的保護功能。

3控制系統的開發

該自主開發的控制程序采用主、從控制模式，即一個主控制器，然后根據現場的皮帶和刮板運輸機總數N再設置N-1個從控制器，主、從控制器之間的聯絡采用的是國產可編程控制器信捷XC3-32T自帶的485通信快速接線端子A和B，通信協議采用的是標準的MODBUS RTU協議，通訊參數設置為波特率是9600bps（當兩臺控制器距離較遠時可以適當降低波特率，如采用4800bps），數據位為8位，停止位為1位，錯誤檢驗為偶校驗，將主控制器的MODBUS地址設置為1號，其余的從站從工作面外向里依次設置為2、3…N號站。所有的皮帶和刮板輸送機只需一名司機在主站附近便可以開啟全部設備，在主站的司機通過控制箱給主站啟車停止信號，主站通過485通訊告知不同設備的啟停即單起單停，也可以采用順序啟動的模式，即最外部皮帶啟動，然后延時數秒（直接設置的3s）依次朝工作面的方向啟動皮帶或者刮板機。

當從站控制皮帶時，為了將我礦原來的皮帶保護主機充分利用，我們的控制器是直接控制皮帶保護主機的，然后再由保護主機由遠控方式啟動皮帶開關。該部分與控制刮板輸送機的從站程序有所不同：我礦已有的皮帶保護主機需要得到一個維持5s左右的閉合啟動信號，當皮帶啟動后，該閉合信號需要斷開，即控制器給保護器一個持續5S的啟動信號，然后再斷開，需要停止時再通過可編程控制器的其他輸出點去觸發保護器的停止信號，而啟動刮板輸送機則是直接由控制器的輸出點控制刮板機的開關，需要可編程控制器給開關遠控點一個持續的閉合點，當需要停止刮板機時只需要將此閉合點直接斷開即可。因此從站控制皮帶和溜子的程序是不同的。

由于控制皮帶保護主機的從站程序和刮板機的從站程序不同，而不同的掘進工作面由于布局不同所需要的皮帶運輸機和刮板運輸機的數目和排列方式也不同，這樣導致某一個工作面的控制程序在另一個工作面是無法使用的。為了使一套程序可以在不同工作面不同運輸方式下使用，我們決定對主站程序進行升級，我們將主站設為零號站，依次有一號站、二號站、三號站等等，在主站的控制程序中，每一個站號的啟動程序既有啟動皮帶運輸機的啟動方式，又有啟動刮板輸送機的程序，必須主板準備啟動一號分站時，主站不管一號分站是控制的皮帶保護主機還是刮板輸送機的開關，主站將兩種控制程序的通訊信號全部發送出去，當一號分站控制的皮帶則啟動皮帶，一號分站控制的刮板機則啟動刮板機，無論是控制的哪個設備，最終都是啟動一臺開關，主站只要接收到了來自開關的常開點的反饋信號，則認為一號分站控制的設備已經正常啟車，這時主站則繼續給2號分站發送同樣的啟車命令即可。

4實施效果

集控開車：

（1）將主站操作臺打到“集控”狀態下，后面分站控制箱同時都打到“集控”狀態下，操作臺處起車時按“啟動”按鈕溜子及皮帶將按先后順序延時開起。停車時按“停止”按鈕最后一部皮帶先停然后按順序停車。若有緊急情況下可按“急停”按鈕，溜子及皮帶同時立即停車。注：前后之間有閉鎖關系。

（2）在主站操作臺“手動”狀態下，后面分站控制箱“集控”狀態下，溜子及皮帶可單獨操作，按“一部刮板機起”按鈕則一部刮板機起車，按“一部刮板機停”按鈕則一部刮板機停止，按“1#皮帶起”按鈕則1#皮帶起車，按“1#皮帶停”按鈕則1#皮帶停止，2#皮帶、3#皮帶、甜皮帶控制方式與1#皮帶相同。注：相互之間無閉鎖關系。

就地開車：

將控制箱打到“就地”狀態下，按控制箱本身“啟動”按鈕起車，按“停止”按鈕停車，溜子及皮帶各自操作對應設備，互不影響。

操作員顯示屏集控狀態下顯示各個皮帶運行狀態，都可觀察到。操作臺在打到各個檔位時對應指示燈都會亮，皮帶開起和故障時對應指示燈會亮。各個控制箱都有“急停”按鈕，“急停按鈕是閉鎖按鈕，按下則控制設備停止，再按一下方可復位。若有緊急情況則按“急停”按鈕達到停止效果。