井下皮帶集中控制的研究

高華

本文針對(duì)煤礦皮帶運(yùn)輸存在的問(wèn)題，探索出一種適應(yīng)目前煤礦形式的連鎖集中控制方式，該種控制方式適應(yīng)性廣，改動(dòng)小，可在現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有設(shè)備做很少的改動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的集中控制，設(shè)備之間具有閉鎖關(guān)系，一條巷道僅需一人即可操作，可有效提高設(shè)備運(yùn)行效率，精簡(jiǎn)崗位操作人員，具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益。

皮帶運(yùn)輸是礦山煤炭開(kāi)采運(yùn)輸環(huán)節(jié)的重要部分，帶式輸送機(jī)輸送量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，部件標(biāo)準(zhǔn)化，是礦山公司普遍采用的運(yùn)輸設(shè)備。隨著煤礦企業(yè)向高產(chǎn)、高效礦井的發(fā)展，皮帶輸送機(jī)作為煤礦高效開(kāi)采機(jī)電一體化技術(shù)與裝備的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)其自動(dòng)化控制技術(shù)，節(jié)能運(yùn)行都提出了新的要求。隨著科技的進(jìn)步和機(jī)械化技術(shù)水平的提高，煤礦企業(yè)不斷探索埋藏更深的資源，井下巷道也向更遠(yuǎn)處延伸，出現(xiàn)了運(yùn)輸線路長(zhǎng)、運(yùn)輸設(shè)備多。伴隨著全國(guó)煤炭行業(yè)的不景氣，煤礦皮帶運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)減人、節(jié)能、增效勢(shì)在必行，所以實(shí)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)的自動(dòng)化集中控制是關(guān)鍵。為此探索設(shè)計(jì)出了一種新型皮帶機(jī)連鎖控制系統(tǒng)。

井下采區(qū)巷道條件復(fù)雜，巷道彎曲變化較大，采區(qū)需布置多臺(tái)膠帶機(jī)，每臺(tái)膠帶機(jī)需配備一名膠帶機(jī)司機(jī)。常用的皮帶機(jī)保護(hù)器有宿州科力、淮南啟迪等廠家，其他廠家產(chǎn)品大同小異。在集團(tuán)公司提倡減人增效的形勢(shì)下，這種配置方式會(huì)有以下一些問(wèn)題：

1）皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的操作人員占用量大。原有的皮帶機(jī)操控系統(tǒng)在不使用集控模式的情況下，每部皮帶機(jī)需要配備一名操作人員，5部皮帶按照三班倒的原則每天需要安排15名操作人員，大大的浪費(fèi)了人力。

2）皮帶機(jī)集控模式單一。原有皮帶機(jī)只能逆煤流方向啟車，停車時(shí)只能將所有皮帶立即停車，操作方式不靈活，效率不高。

3）單一的操作模式造成能源的浪費(fèi)。原有的皮帶機(jī)集控系統(tǒng)只能逆煤流方向啟車，容易造成皮帶機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，浪費(fèi)電能，增加皮帶機(jī)配件磨損，減少了皮帶機(jī)的使用壽命。

4）沒(méi)有傳感器檢測(cè)皮帶機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，容易造成安全隱患。原有的皮帶機(jī)集控系統(tǒng)沒(méi)有安裝檢測(cè)皮帶機(jī)啟停的傳感器，如果中間有皮帶機(jī)沒(méi)能啟車，而控制系統(tǒng)沒(méi)能發(fā)現(xiàn)這一問(wèn)題，讓下一級(jí)皮帶繼續(xù)啟動(dòng)，容易造成堆煤事故，損壞皮帶機(jī)，并威脅到人身安全。

針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)出了一種新型皮帶機(jī)連鎖集控系統(tǒng)，該系統(tǒng)建立在原有帶式輸送機(jī)保護(hù)控制裝置的基礎(chǔ)上，增加一臺(tái)集控操作主機(jī)，每臺(tái)皮帶機(jī)保護(hù)器只需配置一塊通訊板和一只開(kāi)停傳感器即可實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)終端集中控制。系統(tǒng)配置了開(kāi)停傳感器，檢測(cè)皮帶機(jī)的啟停狀態(tài)，保證了皮帶機(jī)連鎖控制的安全運(yùn)行。使用該控制系統(tǒng)，只需要一個(gè)值班人員操作，實(shí)現(xiàn)了減人的效果；通過(guò)對(duì)系統(tǒng)主機(jī)的操作可實(shí)現(xiàn)更科學(xué)優(yōu)化的皮帶機(jī)啟停操作，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能、增效的目的。

另外，可在井下各受煤點(diǎn)安裝高清度防爆攝像機(jī)，通過(guò)攝像機(jī)將井下的視頻將現(xiàn)場(chǎng)情況在井下防爆顯示屏上顯示，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控，便于操作人員了解現(xiàn)場(chǎng)情況。

系統(tǒng)介紹

1）集控操作主機(jī)：系統(tǒng)的皮帶機(jī)啟?？刂圃诩夭僮髦鳈C(jī)上進(jìn)行操作，皮帶機(jī)的狀態(tài)由運(yùn)行和故障指示燈顯示，集控操作主機(jī)是整個(gè)集控系統(tǒng)的核心。

2）通訊板：通訊板作為智能通訊接口，板上有定位孔，安裝在煤礦用帶式輸送機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)，與集控操作主機(jī)和其它通訊板實(shí)時(shí)進(jìn)行通信，執(zhí)行控制主機(jī)下達(dá)的命令，并根據(jù)其它通訊板反饋的狀態(tài)做出相應(yīng)的控制，通訊板是整個(gè)集控系統(tǒng)的中轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，根據(jù)接收到的指令控制皮帶保護(hù)主機(jī)的啟停。每個(gè)板子要設(shè)置不同低地址。

3）開(kāi)停傳感器：該傳感器卡在被控皮帶的電機(jī)電源線上，輸出的信號(hào)線接在通訊板上。當(dāng)皮帶運(yùn)行時(shí)，電纜上有電流流過(guò)，傳感器檢測(cè)到電流猴，就會(huì)發(fā)出開(kāi)關(guān)量信號(hào)給通訊板。通訊板接收到啟車命令并控制皮帶保護(hù)主機(jī)啟車，皮帶機(jī)是否啟動(dòng)，系統(tǒng)要根據(jù)開(kāi)停傳感器反饋的信號(hào)判斷，如果系統(tǒng)檢測(cè)不到下達(dá)啟車命令的皮帶機(jī)開(kāi)啟，控制主機(jī)即認(rèn)為皮帶機(jī)故障，集控時(shí)則按照“逆煤流方向立即停車，順煤流方向延時(shí)停車”的指令停車，開(kāi)停傳感器是檢測(cè)皮帶機(jī)是否啟動(dòng)的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)。

系統(tǒng)的特點(diǎn)

上電自檢功能：系統(tǒng)上電時(shí)，集控操作主機(jī)首先自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)通信是否正常及系統(tǒng)臺(tái)數(shù)，如果檢測(cè)到其中有通信失敗的，則相應(yīng)臺(tái)的故障指示燈點(diǎn)亮。

以系統(tǒng)圖5部皮帶機(jī)為例：

如果5部全部通信正常，上電時(shí)，運(yùn)行指示燈和故障指示燈全部點(diǎn)亮，然后全部熄滅，沒(méi)有檢測(cè)到的6～10號(hào)故障指示燈會(huì)再次點(diǎn)亮，然后熄滅，說(shuō)明系統(tǒng)在線的只有5部皮帶機(jī)。

如果3部通信失敗，上電時(shí)，運(yùn)行指示燈和故障指示燈全部點(diǎn)亮，然后全部熄滅，沒(méi)有檢測(cè)到的6～10號(hào)和3號(hào)的故障指示燈會(huì)再次點(diǎn)亮，然后6～10號(hào)故障指示燈熄滅，3號(hào)的故障指示燈常亮，說(shuō)明系統(tǒng)在線的只有5部皮帶機(jī)，且3號(hào)通信故障，這時(shí)應(yīng)該檢查3號(hào)通信線的連接是否正確。

遠(yuǎn)控?cái)U(kuò)展功能：系統(tǒng)具有“遠(yuǎn)控”擴(kuò)展功能，控制系統(tǒng)預(yù)留了通訊接口，內(nèi)置了通訊協(xié)議，可與上位機(jī)進(jìn)行通訊，通過(guò)轉(zhuǎn)換模塊，可實(shí)現(xiàn)地面上位機(jī)直接控制井下皮帶機(jī)集控系統(tǒng)。

新的連鎖集控系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢(shì)：

1）大大減少皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的操作人員。該集控系統(tǒng)最多可控制10部皮帶機(jī)組成的集控系統(tǒng)，只需要一個(gè)操作人員進(jìn)行控制，按照三班倒的原則，每天只需要安排3名操作人員和3名巡檢工，比之前的操作方式節(jié)省了24人。

2）集控系統(tǒng)控制方式多樣。該系統(tǒng)具有單控、集控和檢修三種模式可選，在集控操作主機(jī)即可控制系統(tǒng)的所有皮帶機(jī)啟停，操作簡(jiǎn)單方便，靈活可靠。

3）簡(jiǎn)單靈活的啟停車操作，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。操作人員可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸需要靈活開(kāi)啟某條皮帶機(jī)，需要停車時(shí)也能及時(shí)將皮帶機(jī)停車，避免皮帶機(jī)空轉(zhuǎn)帶來(lái)的電能浪費(fèi)和皮帶磨損，延長(zhǎng)了皮帶機(jī)的使用壽命。

4）新型皮帶機(jī)連鎖集控系統(tǒng)配置了開(kāi)停傳感器，檢測(cè)皮帶機(jī)的啟停狀態(tài)，保證了皮帶機(jī)連鎖控制的安全運(yùn)行。

5）集控操作主機(jī)通過(guò)CAN總線與通訊板進(jìn)行通信，由通訊板直接控制皮帶保護(hù)主機(jī)，穩(wěn)定可靠。

6）系統(tǒng)啟停車的操作簡(jiǎn)單可靠，集控操作主機(jī)的操作面板功能區(qū)域一目了然，操作人員通過(guò)運(yùn)行指示燈和故障指示燈可清楚判斷出皮帶機(jī)的狀態(tài)，并根據(jù)皮帶機(jī)的狀態(tài)及時(shí)作出反應(yīng)。適用于各種不同層次的操作人員。

7）系統(tǒng)具有“遠(yuǎn)控”擴(kuò)展功能，遠(yuǎn)控可實(shí)現(xiàn)地面上位機(jī)直接控制井下皮帶機(jī)集控系統(tǒng)。

8）系統(tǒng)投入少，實(shí)現(xiàn)的功能強(qiáng)，收益大，適合當(dāng)前煤礦形勢(shì)。