摘要：隨著煤礦自動(dòng)化水平的提高，監(jiān)視系統(tǒng)和集中控制技術(shù)的日益完善，煤礦選煤廠大都安裝了集中控制系統(tǒng)，該文從實(shí)際出發(fā)研究了煤礦選煤廠控制系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中中所起到的作用，分析了系統(tǒng)的特點(diǎn)、功能和組成。

關(guān)鍵詞：煤礦；選煤廠；集控

中圖分類號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2008)30-0615-02

The Research and Design of Centralized Control of Preparation Plant in Coal Mine

LI Yan-mei

(Anhui Mengzhuang Mine Coal Co. Ltd， Suzhou 234000，China)

Abstract: With the progress of automation，surveillance systems and technology of centralized control in mine，most preparation plant introduced centralized control，this passage from reality in studying the Mine centralized control System in the preparation plan to play the role of the system's features， functions and composition.

Key words: coal mine; preparation plant; centralized control

1 引言

膠帶輸送機(jī)和轉(zhuǎn)載輸送機(jī)是煤礦生產(chǎn)中非常重要的運(yùn)輸設(shè)備，它能否安全高效地運(yùn)行，直接決定著煤礦機(jī)電設(shè)備的開機(jī)率和產(chǎn)量。煤礦選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)分為原煤系統(tǒng)和主洗系統(tǒng)，擁有大量的機(jī)電設(shè)備。我們認(rèn)為在洗煤廠實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)集中控制和監(jiān)控顯得很有必要。

本著“先進(jìn)、安全、可靠、高效”等基本原則，根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的調(diào)研分析，我們提出以下設(shè)計(jì)觀點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)設(shè)備的安全、高效運(yùn)行，不僅要有單部膠帶輸送機(jī)（設(shè)備）的獨(dú)立控制分系統(tǒng)，更需要能夠完全容入已有系統(tǒng)，對(duì)主煤流集中控制、地面調(diào)度監(jiān)測(cè)監(jiān)控（含工業(yè)電視）等環(huán)節(jié)進(jìn)行組網(wǎng)控制，這是洗煤廠控制的主要思想。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)電視的廣泛應(yīng)用和各種機(jī)電設(shè)備的不斷完善，世界先進(jìn)采煤國(guó)家利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工業(yè)電視技術(shù)、光纖通信技術(shù)和傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)電設(shè)備的遠(yuǎn)程集中控制，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

針對(duì)煤礦的特點(diǎn)，根據(jù)減員提效、可靠先進(jìn)的設(shè)計(jì)原則和目前運(yùn)行設(shè)備的集控要求，提出了一套能夠保證洗煤廠可靠、高效運(yùn)行的集控系統(tǒng)。

該系統(tǒng)為集散型控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，用來實(shí)現(xiàn)原煤系統(tǒng)和主洗系統(tǒng)的各種設(shè)備的集中控制和監(jiān)測(cè)，目前國(guó)內(nèi)比較先進(jìn)的集控系統(tǒng)均采用此模式，可實(shí)現(xiàn)包括順／逆煤流程序控制和運(yùn)輸系統(tǒng)的優(yōu)化控制和洗煤廠的集中可靠控制。系統(tǒng)與工業(yè)電視系統(tǒng)一起，構(gòu)成一個(gè)完整的操作、調(diào)度、監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制、監(jiān)測(cè)，可提高生產(chǎn)效率、降低事故率，減少故障處理時(shí)間、減少現(xiàn)場(chǎng)操作人員、提高經(jīng)濟(jì)效益。

2 集控系統(tǒng)方案實(shí)施綜述

2.1 洗煤廠及生產(chǎn)運(yùn)輸集控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)采用的現(xiàn)場(chǎng)總線其特點(diǎn)是簡(jiǎn)明， 用一根總干線從控制中心連接到控制分站，總線電纜從主干電纜分支到現(xiàn)場(chǎng)的低壓配電設(shè)備處，控制分站掃描所有I/O站上的輸入，必要時(shí)還可發(fā)送信息到輸出通道。在這種總線結(jié)構(gòu)下，可實(shí)現(xiàn)多主式和對(duì)等式通信，可以兩個(gè)控制器共享同一個(gè)系統(tǒng)中的信息和I/O站。另外，不需關(guān)閉總線系統(tǒng)就可以把一個(gè)I/O設(shè)備從總線上拆下，這給總線系統(tǒng)的維修帶來了很大方便。

系統(tǒng)的控制和監(jiān)測(cè)部分是由高性能的工控計(jì)算機(jī)和控制分站組成，其結(jié)構(gòu)如圖1。

控制分站為 PLC，由功能強(qiáng)大的CPU模塊和豐富的擴(kuò)展模塊組成。能滿足現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)等設(shè)備的自動(dòng)化控制和各種傳感器數(shù)據(jù)采集的要求，同時(shí)還具有功能強(qiáng)大的指令集和豐富強(qiáng)大的通訊功能；控制中心的上位機(jī)采用研華高性能工控機(jī)，通過現(xiàn)場(chǎng)總線接口設(shè)備使工控機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)總線相連。這樣工業(yè)PC機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)總線就連接為能完成組態(tài)、運(yùn)行、操作等功能的完整的控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)部分包括Windows 2000 操作系統(tǒng)、下位機(jī)編程軟件、上位機(jī)監(jiān)控軟件。下位機(jī)編程軟件本系統(tǒng)采用PLC的配套編程軟件，實(shí)現(xiàn)硬件組態(tài)、參數(shù)設(shè)置、PLC程序編制、測(cè)試、調(diào)試和文檔處理。上位機(jī)監(jiān)控軟件采用實(shí)時(shí)性高、功能強(qiáng)大的工控組態(tài)軟件IFIX3.5，用來保證系統(tǒng)的高可靠性和高穩(wěn)定性。該軟件集控制技術(shù)、人機(jī)界面技術(shù)、圖形技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一身，包含動(dòng)態(tài)顯示、報(bào)警、趨勢(shì)、控制策略、控制網(wǎng)絡(luò)通信等組件，提供一個(gè)友好的用戶界面，使用戶可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要生成相應(yīng)的應(yīng)用軟件。

3 選煤廠集控系統(tǒng)具體實(shí)施和實(shí)現(xiàn)功能

3.1 選煤廠集控系統(tǒng)具體實(shí)施

根據(jù)選煤廠的電控系統(tǒng)和各種保護(hù)等其他裝置的實(shí)際情況，該系統(tǒng)主要有控制部分和監(jiān)控部分。

控制部分：整個(gè)系統(tǒng)采用分布式控制方式，在監(jiān)控室實(shí)現(xiàn)膠帶運(yùn)輸機(jī)組、給煤機(jī)和篩子等設(shè)備的自動(dòng)化控制。調(diào)度室設(shè)置兩臺(tái)工控計(jì)算機(jī)，每臺(tái)工控計(jì)算機(jī)都配有兩臺(tái)液晶顯示器。兩臺(tái)計(jì)算機(jī)分為原煤生產(chǎn)和主洗系統(tǒng)集控，主控計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行顯示、控制和記錄歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通過標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議相互通信。操作人員在監(jiān)控室通過計(jì)算機(jī)的鍵盤或鼠標(biāo)控制各膠帶、給煤機(jī)和篩子等設(shè)備的順序啟、?？刂疲瑢?shí)現(xiàn)集中自動(dòng)控制。

1) 集控室控制方式

集中自動(dòng)控制（遠(yuǎn)方自動(dòng)），這種控制方式下，操作人員通過集控室的工控機(jī)發(fā)送控制指令（以鍵盤和鼠標(biāo)），實(shí)現(xiàn)各洗煤設(shè)備和新增入倉(cāng)皮帶的順序控制。在相應(yīng)的設(shè)備無報(bào)警情況下，實(shí)現(xiàn)各設(shè)備的順序啟動(dòng)和停止。這種控制方式為主要控制方式，正常情況下，系統(tǒng)都以集中自動(dòng)控制方式對(duì)各設(shè)備進(jìn)行控制。

2) 集中手動(dòng)控制（遠(yuǎn)方手動(dòng)）

在這種控制方式下，操作人員通過集控室的工控機(jī)發(fā)送控制指令（以鍵盤和鼠標(biāo)），在各設(shè)備無報(bào)警的情況下實(shí)現(xiàn)單臺(tái)設(shè)備的有閉鎖啟、停，各設(shè)備都單獨(dú)控制 。

操作人員可在控制分站或皮帶機(jī)頭對(duì)皮帶和給煤機(jī)進(jìn)行控制，有三種工作方式。（一般在皮帶檢修時(shí)采用。）

① 就地手動(dòng)控制

這種方式為單臺(tái)皮帶和給煤機(jī)的啟停，皮帶組的閉鎖關(guān)系及皮帶和給煤機(jī)的閉鎖關(guān)系有效。

② 就地試驗(yàn)控制

這種方式為單臺(tái)皮帶或給煤機(jī)的啟停，皮帶組的閉鎖關(guān)系及皮帶和給煤機(jī)的閉鎖關(guān)系無效，它是在分站對(duì)皮帶進(jìn)行控制，主要用于皮帶檢修。在這種方式工作時(shí)，因此操作人員必須保證相應(yīng)給煤機(jī)或皮帶處于無煤狀態(tài)，否則會(huì)發(fā)生堆煤事故。

③ 純手動(dòng)控制

這種方式為直接控制電機(jī)開關(guān)來啟動(dòng)皮帶或給煤機(jī)。它是在PLC不工作的非常情況下，為了不影響煤炭運(yùn)輸而采用的措施。

3) 生產(chǎn)系統(tǒng)控制原則

① 逆煤流啟動(dòng)，順煤流停車。

② 皮帶停止后，相應(yīng)給煤機(jī)應(yīng)立即停車，來煤方向皮帶也應(yīng)立即停車。

③ 任意一條皮帶若存在兩個(gè)以上的來煤皮帶，則所有來煤皮帶相互閉鎖。

④ 在皮帶接到報(bào)警信號(hào)后（如堆煤）應(yīng)立即停車，也可對(duì)一些報(bào)警信號(hào)進(jìn)行只報(bào)警不停車處理。

膠帶運(yùn)輸機(jī)的保護(hù)部分：主要具有堆煤、沿線急停、超溫、煙霧、撕帶、速度、跑偏等保護(hù)。

4) 堆煤檢測(cè)保護(hù)：選用KGX-MI堆煤傳感器。傳感器一般吊掛在機(jī)頭膠帶卸載入口處，或機(jī)頭的煤倉(cāng)內(nèi)，當(dāng)卸載點(diǎn)發(fā)生堆煤時(shí)，滯留的積煤觸及堆煤傳感器，使它發(fā)生傾斜，系統(tǒng)可以報(bào)警并急停。

① 沿線急停閉鎖檢測(cè)保護(hù)：選用KG9001A-ZJ拉繩急停閉鎖開關(guān)，用于膠帶輸送機(jī)沿線緊急閉鎖保護(hù)，沒有故障地點(diǎn)識(shí)別功能。當(dāng)閉鎖開關(guān)動(dòng)作，控制機(jī)報(bào)警并發(fā)急停命令。

② 超溫檢測(cè)保護(hù)：選用KGX-W1溫度傳感器，該傳感器可對(duì)減速器高速軸、電機(jī)機(jī)殼、傳動(dòng)滾筒軸承座等溫度檢測(cè)保護(hù)，當(dāng)超溫時(shí)，控制分站報(bào)警或停車。

③ 煙霧檢測(cè)保護(hù)：選用KGN1煙霧傳感器。煙霧傳感器安裝在驅(qū)動(dòng)滾筒的斜上方（下風(fēng)），當(dāng)皮帶和滾筒打滑冒煙時(shí)，控制分站報(bào)警并急停。

④ 膠帶縱向撕帶檢測(cè)保護(hù)：選用DJSBA-1縱撕傳感器。傳感器安裝在裝載點(diǎn)（給煤機(jī)或搭接皮帶）的出口，當(dāng)膠帶發(fā)生縱撕故障，傳感器動(dòng)作，控制分站報(bào)警并急停。

⑤ 速度檢測(cè)保護(hù)：選用KG5007型速度檢測(cè)傳感器。檢測(cè)膠帶輸送機(jī)速度，實(shí)現(xiàn)低速打滑和斷帶保護(hù)。傳感器滾輪與膠帶輸送機(jī)軟連接，采用光電檢測(cè)原理，測(cè)速范圍廣，低速性能好，抗干擾能力強(qiáng)。

⑥ 膠帶跑偏保護(hù)：選用KGX-PJ型膠帶跑偏開關(guān)。用于運(yùn)輸機(jī)膠帶跑偏檢測(cè)和保護(hù)，成對(duì)使用。當(dāng)二級(jí)跑偏動(dòng)作時(shí)，控制分站報(bào)警并執(zhí)行急停命令。

3.2 洗煤廠集控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

1) 顯示功能：在地面集控室由工控機(jī)顯示各皮帶的運(yùn)行狀態(tài)、顯示設(shè)備的各種運(yùn)行參數(shù)。設(shè)有各設(shè)備的故障信號(hào)顯示，并伴有報(bào)警，提示值班人員采取有關(guān)措施。

2) 控制分站的PLC控制程序可以在計(jì)算機(jī)中方便地修改，調(diào)試。

3) 集中自動(dòng)/手動(dòng)控制方式下，一旦設(shè)備因故停止運(yùn)行，相應(yīng)設(shè)備急停。

4) 有報(bào)警信號(hào)時(shí)，設(shè)備不能啟動(dòng)。

5) 集中控制方式下，設(shè)備在運(yùn)行的過程中，若分站出現(xiàn)通訊錯(cuò)誤，各種設(shè)備應(yīng)及時(shí)停止運(yùn)行。

6) 程序設(shè)計(jì)中，報(bào)警信號(hào)自動(dòng)保持，即一旦報(bào)警、即使經(jīng)維修后報(bào)警信號(hào)消失，計(jì)算機(jī)內(nèi)仍然保持報(bào)警狀態(tài)，這時(shí)清零命令或井下清零按鈕可清除報(bào)警保持信號(hào)。

7) 分站與主站通訊出錯(cuò)后計(jì)算機(jī)上顯示分站方式為自鎖。

8) 設(shè)備運(yùn)行時(shí)，計(jì)算機(jī)不能改變分站方式。

9) 報(bào)警時(shí)，計(jì)算機(jī)不能下發(fā)啟動(dòng)命令。

10) 操作人員必須登錄后，才可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)操作。

11) 用戶權(quán)限設(shè)為操作員、管理員、程序員三種。程序員和管理員能進(jìn)行：用戶管理、軟件配置、分站配置。

3.3 其它功能：

1) 聯(lián)網(wǎng)功能

地面上位機(jī)預(yù)留Internet網(wǎng)絡(luò)接口，提供通訊協(xié)議，使聯(lián)上Internet網(wǎng)的計(jì)算機(jī)可以隨時(shí)查看各皮帶的運(yùn)行狀態(tài)。

2) 報(bào)表管理功能

進(jìn)行生產(chǎn)管理，包括事件記錄、運(yùn)行日志報(bào)表、各設(shè)備累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、各設(shè)備起、停時(shí)間等。

3) 打印功能

實(shí)現(xiàn)各種報(bào)表的打印，打印有關(guān)資料，如各設(shè)備運(yùn)行日志報(bào)表、運(yùn)行時(shí)間，停運(yùn)時(shí)間，故障信息等。

4) 擴(kuò)展功能

該系統(tǒng)具有強(qiáng)大的擴(kuò)展功能，可以方便地增加保護(hù)裝置，對(duì)系統(tǒng)可方便地增加被控皮帶數(shù)，也可以與別的控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，形成更大的監(jiān)控網(wǎng)。

4 結(jié)束語

隨著煤礦自動(dòng)化水平的提高， 煤礦選煤廠的集中控制系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越大的作用，提高了員工工作效率，降低了工作難度、強(qiáng)度；達(dá)到了安全、高效、可靠生產(chǎn)的目的，節(jié)省了大量人力資源，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文