帶式輸送機集中控制系統的改造及應用

張亞珉

（山西汾河焦煤股份有限公司回坡底煤礦，山西 臨汾 031400）

1 帶式輸送機集中控制系統結構原理及功能

1.1 系統結構原理

建立地面集控中心，負責皮帶運輸系統現場設備遠程控制和自動控制，采集、查詢存儲工作狀態，同時系統地分析工作現場運行數據、曲線數據、事件信息、記錄操作、故障報警等設備運行情況，并進行視頻圖像監控。2 臺控制主機設置于皮帶工區集控室，采用雙機熱備，確保監控系統穩定運行。上位機顯示的皮帶機信息圖，采用多層次的顯示方式，分別顯示保護狀態、運行狀態、故障記錄等信息。上位機監視器圖形組態畫面采用平面效果工況圖。礦用隔爆網絡攝像儀使用高清晰、高照度、彩色和紅外一體機。視頻信號采用網絡交換機進行數據交換，通過單模多芯光纜傳輸至地面皮帶控制室。結合圖像監視功能，在皮帶機機頭、機尾和卸載點安裝礦用隔爆網絡攝像儀，共計10臺。在皮帶調度室設置屏幕顯示，采用液晶顯示屏畫面組合形式，顯示視頻圖像[1]，系統組成如圖1 所示。

圖1 井下皮帶運輸集中控制網絡系統

1.2 系統的上位機功能

1）管理功能：系統自動生成膠帶運輸機控制流程，實現清晰圖像和人機界面實時顯示，同時根據操作人員習慣，直觀生動形象地以圖像反映現場流程和實時數據。具備運行報警、歷史數據、曲線的存儲及查詢功能。

2）監控功能：圖形和菜單以畫面形式體現，控制室操作人員監視各個設備的運行情況和多項控制，如單臺皮帶控制、煤流控制、皮帶保護故障屏蔽和解除、緊急停止皮帶機運行等。

3）通信功能：通過數據器件和集控中心，運用通訊協議，對工作現場實現通信控制。通過局域網實現生產和運輸數據共享[2]。

4）顯示功能：顯示整個系統的膠帶運行情況，每臺電機運行情況，每臺電機電流、電壓值、故障報警值以及電機電氣參數（速度、電流、溫度等）。

5）畫面功能：顯示檢測到的實時數據，擬設計圖形，以不同顏色表示設備的運行、停止和故障狀態；以柱狀圖分散顯示檢測電氣參數、電機電流參數、運行速度、軸承溫度數據等變化趨勢；設定值、實時檢測值、故障信號等參數生產環節實時數據監控畫面。故障設備信息、類型、時間實時記錄；系統設定了訪問控制權限，操作人員輸入登陸密碼授權操作控制設備，根據操作權限，設定各項設備的參數、設定值修改和控制方式，對設備進行起停控制，保證系統的安全運行。

2 系統網絡設備組成

采用工業以太網結構，根據皮帶運輸系統的實際情況建立工業千兆以太環網。采用數據、語音、視頻三網合一的形式完成主皮帶運輸系統的地面集控室集中控制。按結構劃分為管理層、控制層和設備層。集中控制室遠程控制系統包括三個部分，分別為數據處理部分、視頻處理部分及語音處理部分。控制器具備數據通信接口，可通過簡單轉換直接接入井下工業以太環網，提供標準的OPC 協議。

1）升級網絡規模。大量部署安全設備在網絡中，管理者在管理設備與分析策略時，常有設備無法得到統一管理、策略配置無法集中、實時流量和運行日志無法及時得到分析、權限分散、無法集中等問題，只能對單個設備的管理設備日志來逐個進行分析；常規的網管軟件可實現設備網絡級的管理，無法對運行安全數據進行分析，網絡中的安全狀況無法及時準確地了解，更無法實現對網絡的統一管理。Moxa 的MXview網絡管理軟件是為了管理工業級網絡中的Moxa 網絡設備而設計的。軟件的應用，可以對網絡中所有設備進行實時設置、監視及問題處理。MXview提供整合式管理平臺，自動偵測安裝于網絡的SNMP/IP、Moxa 網絡設備，納入的網絡組件可實時通過計算機圖像化顯示的拓撲實現管理遠程。

2）KJJ132 隔爆兼網絡交換機采用符合工業以太網標準的井下以太網交換機，如圖2 所示。安裝2 個以太網端口的網余型管冗以太網交換機，支持TurboChain 與Turbo Ring 的RSTP/STP 和MSTP 網絡冗余協議，實現骨干網絡的安全可靠性。

圖2 KJJ132 礦用隔爆以太網交換機

根據實際情況，需安裝KBA127 礦用隔爆網絡攝像儀10 套。具體位置：分別在皮帶機頭、皮帶機尾、中間轉載和過橋部位；10 路工業電視圖像信號通過光纜采用以太網傳送；KBA127 隔爆網絡攝像儀采用高清度、高照度、彩色、紅外光源、18 倍變焦攝像儀。

3 系統安裝

主控制器和KDW101 型電源箱放置在皮帶機頭處，主控制器控制皮帶機的開/停及狀態顯示，并提供啟動前的語言報警。KDW101 本安電源用于系統和沿線的供電。距離主控制器100 m 處放置1 臺KTC101-HA 組合擴音電話，主控制器沿線接口引出1 根100 m 的LCYVB-7 型礦用拉力電纜與其相連接，KTC101-HA 組合擴音電話后放置一臺KHJ15/18-1（H），使用另1 根100 m 的LCYVB-5 型礦用拉力電纜相連接。機尾安裝1 臺KTC101-HAI 電話，用于接入跑偏和撕裂傳感器。整條沿線末端，即KTC101-HAI 電話后，插上1 臺KFD101 礦用本質安全型總線連接器，作為系統的結束。皮帶機頭安裝跑偏、煙霧、堆煤、速度、溫度、電流、灑水電磁閥、雷達料位計等，機尾安裝跑偏和撕裂傳感器。井下101 控制器離井下KJJ132 隔爆兼網絡交換機距離超過800 m，通過兩芯光纖及光電轉換模塊連接通訊。井下101 控制器到KJJ132 隔爆兼網絡交換機距離小于800 m，用485 通信線通過485 轉網模塊與交換機連接，將數據上傳調度室，實現遠程控制。地面101 控制器用485通信線通過485 轉網模塊與KJJ132 隔爆兼網絡交換機連接，將數據上傳調度室，實現遠程控制。在皮帶沿線鋪設光纖，在機頭、機尾、卸載點、落煤點等關鍵位置安裝高清攝像頭，實現遠程視頻監控。

4 應用效果

通過IE 管理本局域網絡，建立皮帶集中控制系統的環網鏈路。皮帶機的KJJ132 隔爆兼網絡交換機的鏈接，構成以太網環網，搜索定位網絡設備及收集拓撲信息繪出拓撲結構圖，顯示整個帶式輸送機的物理連接信息。記錄符合預設條件的設備信息，主界面顯示實時帶式輸送機運行狀態，而觸發該事件的設備的運行狀況以不同顏色顯示。實現遠程對帶式輸送機的軟起動皮帶運輸機控制，實現皮帶機多電機驅動時輸出功率平衡，實現啟動、停止、緊急停車、饋電開關信號、就地/遠程切換復位報警功能，升級后降低了皮帶機系統的檢修量，解決了人員緊缺問題，原配備9 人，改造后現配備巡檢人員3 名，集控室值班員1名，減少人員5 名，年節約人工成本50 余萬元；年節約電費58 萬元，降低了煤礦的運營成本。

5 結語

通過對山西某礦帶式輸送機相關設備升級選型進行數據收集、工業環網數據傳輸，集成遠程管理層上位機、以太網通信、組成軟件，實現了帶式輸送機遠程控制和檢測，取得了提升開機率，降低帶式輸送機故障率，減少巡檢和維修人員的優化效果。還可以實現各類信息集成和信息互通，為煤礦實現智慧礦山創造了有利條件和優良經濟性效果。