皮帶運輸集控系統應用分析

沈飛翔

摘要：目前，國內各大煤礦基本實現了機械化生產，為確保相關設備的安全、穩定、可靠運行，應結合具體的生產工藝，設計控制系統。基于此點，本文首先對煤礦皮帶運輸集控系統的需求進行簡要分析，在此基礎上對煤礦皮帶運輸集控系統的設計要點進行論述。期望通過本文的研究能夠對煤礦生產能效的提升有所幫助。

關鍵詞：煤礦皮帶；運輸集控系統；設計

1 煤礦皮帶運輸集控系統的需求分析

為調整經濟結構、轉變經濟發展方式、推動科學發展，減人提效，實施安全高效運行，我礦積極研發，通過自動化技術、PLC控制技術、信息化技術及計算機網絡通信技術，進行系統信息的采集、傳輸、加工處理、現場控制和狀態顯示，實現系統的集中控制；提高了系統的實時性，使煤流線上所有設備的閉鎖關系更加可靠，完全實現了各種運行模式下的順煤流停車，逆煤流啟車的順序控制。

煤礦生產過程中，皮帶運輸是不可或缺的重要組成部分之一，為確保煤礦高產高效目標的實現，應對皮帶運輸全過程進行集中控制，這一目標可通過皮帶運輸集控系統來完成。在對皮帶運輸集控系統進行設計時，應當滿足如下需求：？

（1）系統應當能夠實現對皮帶運輸全過程的監測與控制，并完成對相關設備的操作及調度；

（2）應當保留皮帶運輸系統中所有設備的就地操作功能，以此作為事故的預防措施；

（3）設計出來的集控系統應當達到工業自動化控制的基本要求，可實現無人值守的目標；

（4）系統應當能夠對生產工序的安全參數進行實時監控；

（5）系統能夠實現皮帶運輸設備的穩定、勻速運行。

基于上述需求，下面本文重點對皮帶運輸集控系統的設計要點進行論述。

2 煤礦皮帶運輸集控系統的設計要點

2.1 主要研究內容

井下膠帶輸送機已成為煤礦生產中非常重要的運輸設備，它能否安全高效地運行，直接決定著礦井機電設備的開機率和產量，而老式的膠帶傳輸方式，采用繼電控制，每條皮帶可以獨立控制開停，系統分散，控制的靈活性差，且各皮帶的配置差異較大，同時用人工操作，操作人員勞動強度大，運行效率低，且易引起操作失誤，造成設備損壞，甚至人員傷亡，給礦上帶來重大的損失。為此實現膠帶輸送機的集中控制就顯得更加必要。根據上級總公司戰略管理的要求，減人提效成為當下礦業公司調整經濟結構、轉變經濟發展方式、推動科學發展的重要抓手和突破口，減人提效工作已經成為聚隆礦業公司內生性的戰略要求。

2.2 設計要點

由于煤礦運輸區的現場環境較為惡劣，在充分考慮礦用設備安全性的前提下，通過經濟技術性比選后，決定選用西門子公司研發的S7300系列PLC作為集控系統的控制處理器，基于主分站的模式，借助工業以太網實現數據互傳。下面對該集控系統關鍵部分的設計要點進行論述。

2.2.1 控制主站的設計

控制主站是整個集控系統的核心，本系統設計中，選用的是S7-300系列PLC，它采用的是當前較為流行的模塊化設計，具體由以下幾個模塊組成：CPU、電源、通訊及可擴展模塊等等。按實際需求，在控制站內安裝了CPU和電源兩大模塊。

2.2.2 控制分站設計

由于皮帶機在地面和井下均有布設，基于這一特點，在系統設計中，分別在地面和井下設置了控制分站。

（1）地面分站。為便于維修，并考慮煤礦連續生產的需要，結合供電分布，對控制分站設備進行了分區域設置。在集中控制室和煤倉頂各設置了一臺PLC分站，皮帶運輸集控系統借助安裝在現場的傳感器設備完成相關信號的采集，主要包括以下幾類信號：DI、DO及AI。鑒于此，在地面控制分站的設計中，可通過PLC上自帶的接口模塊及接線端子實現傳感器與CPU之間的信號互傳。同時，主站PLC的CPU自帶兩個以太網接口，一個可與監控上位機進行連接，與組態軟件實現通訊，另一個接口可實現與分站接口模塊之間的以太網通信。

（2）井下分站。本文所設計的集控系統主要是為了對煤礦皮帶運輸全過程進行控制，系統的基本控制思路是地面為主、井下為輔，鑒于此，井下控制分站主要是對給煤機和井下皮帶機進行監測控制，其設計方法與地面分站的PLC設計方法基本相同，只是安裝位置不同，故此不進行重復敘述。

2.2.3 實現的功能

為了滿足日常運行、檢修、故障處理等需要，操作臺具備三種控制模式：就地檢修、就地手動和就地自動。操作人員可采用不同方式控制各條皮帶的啟動和停止。

（1）就地檢修控制。當日常檢修或故障處理以及特殊需要時，操作人員可在操作臺上單獨控制每個設備的開停。

（2）就地手動控制。在這種方式下，設備之間存在閉鎖關系，只有前面的皮帶開后，后面才能開。

（3）就地自動控制。在這種方式下，操作人員只需在操作臺上選擇好系統啟停流程，可實現系統的一鍵按煤流開車。

（4）工況圖顯示。工況圖動態顯示整個系統皮帶、給煤機運行的工況，以及主要保護有關參數信息。

（5）信息圖顯示。實時顯示皮帶、給煤機開/停狀態。如皮帶開停狀態、檢修狀態及運行開機時間、停機時間等參數。

（6）故障及保護顯示。同時實時顯示皮帶和各種保護傳感器的工作狀態，顯示皮帶的故障類型，分站之間通信是否異常。

（7）地面遠程功能。上位機具有遠程開車停車、故障診斷、歷史記錄開停查詢等功能，同時可時時瀏覽視頻圖像。

3 結論

綜上所述，本文在簡要分析煤礦皮帶運輸集控系統的需求的基礎上，對系統的設計要點進行了論述。該系統設計完成后，在某煤礦中進行應用，自系統投入運行后，煤礦皮帶運輸的穩定性較之以往獲得大幅度提升，各種故障也隨之減少，突發性故障問題的恢復時間顯著縮短。由此可見，該集控系統的作用非常突出，具有一定的推廣使用價值。

參考文獻：

[1]李義安.基于模糊控制算法調速的煤礦皮帶集控系統設計[J].內蒙古煤炭經濟，2015（10）：123-125.

[2]袁廣振，郝允領，韓保，陳鵬.基于PLC對采區皮帶機集控系統的設計應用[J].煤碳現代化，2013（02）：84-86.

[3]朱贊祥，顏國勇.皮帶機集控系統在東懷煤礦的應用[J].企業科技與發展，2016（03）：141-142.

（作者單位：山東能源內蒙古盛魯電力有限公司）