范懂理

（開灤（集團(tuán)）蔚州礦業(yè)有限公司興源礦，河北 張家口075700）

0 引言

興源礦是本公司下屬的一個中型煤礦，其四采區(qū)主運(yùn)輸系統(tǒng)由4部皮帶和1部給煤機(jī)組成，采用自動控制系統(tǒng)實(shí)施集中控制。該控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)就地手動和自動、遠(yuǎn)程手動和自動及無人值守等多種控制，真正實(shí)現(xiàn)人本安全、節(jié)約能源、減員增效的目的。

1 系統(tǒng)特性

1.1 人本安全

上位機(jī)采用高性能工業(yè)級控制計(jì)算機(jī)輔以主流組態(tài)軟件，實(shí)時監(jiān)測和記錄帶式輸送機(jī)各類數(shù)據(jù)以及各個設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對相應(yīng)的報(bào)警信息采取相應(yīng)預(yù)警機(jī)制。

雙向滾筒處安裝人員保護(hù)裝置，實(shí)時檢測人員活動，并將數(shù)據(jù)傳至上位機(jī)實(shí)時記錄、報(bào)警。保證雙滾筒處有人活動時，帶式輸送機(jī)不能啟動或及時停止。

在膠帶機(jī)機(jī)頭及落煤處安裝攝像機(jī)，實(shí)時監(jiān)控現(xiàn)場畫面并上傳至井下主站和地面調(diào)度室。

皮帶沿線安裝通訊機(jī)。當(dāng)皮帶出現(xiàn)故障時，可以通過通訊機(jī)與各分站和主站進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。

在膠帶機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾安裝語言告警器，膠帶啟動故障時能通過聲光警告行人注意安全。

1.2 節(jié)約能源

自動啟動輸送機(jī)系統(tǒng)，按照逆煤流方向逐臺延時啟動（延時時間可隨時改動），停車時按照順煤流方向逐臺延時停車（延時時間可隨時改動），系統(tǒng)會自動記錄每條膠帶機(jī)啟動、停止時間；同時在最末部輸送機(jī)機(jī)尾安裝GL3－24型料流傳感器，當(dāng)該傳感器檢測到皮帶無煤時，可實(shí)現(xiàn)自動停車，從而達(dá)到節(jié)能效果。

1.3 減員增效

通過對主運(yùn)輸巷運(yùn)輸設(shè)備控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，可實(shí)現(xiàn)集中控制。現(xiàn)每班4名皮帶司機(jī)，1名給煤機(jī)司機(jī)，3班共計(jì)20人（包括輪休人員），實(shí)現(xiàn)集中控制后，每班設(shè)2名機(jī)電維修工進(jìn)行檢修，3班共計(jì)8人（包括輪休人員），這樣，可節(jié)省12人，年節(jié)約開支96萬元；同時減少設(shè)備空轉(zhuǎn)時間，節(jié)約電能，還可進(jìn)一步提升礦井的自動化水平。

2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

興源礦井下帶式輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)主要由地面調(diào)度室上位機(jī)、主站PLC防爆箱、主站控制臺、分站防爆箱、分站控制臺、通訊機(jī)、雙向滾筒人員保護(hù)裝置、視頻采集裝置及各種保護(hù)傳感器等組成。

本系統(tǒng)防爆箱以西門子PLC作為主控元件，防爆箱內(nèi)部由PLC、接線端子、電源模塊、變壓器及各種模塊組成?？刂婆_由輸出模塊、驅(qū)動板、音響喇叭、電話板、喇叭、端子等組成?？刂婆_面板有皮帶機(jī)的啟?？刂瓢粹o、啟車預(yù)警按鈕、工作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)、系統(tǒng)緊急停車按鈕、故障復(fù)位按鈕和查詢按鈕。操作臺正面為模擬屏，詳細(xì)顯示皮帶的運(yùn)行情況，同時也顯示所有皮帶上的各種保護(hù)傳感器的動作情況。擴(kuò)展接口可方便地與其他設(shè)備集控，組成一套靈活的控制系統(tǒng)，從而完成整個運(yùn)輸系統(tǒng)及生產(chǎn)系統(tǒng)的控制要求，并可與礦井監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)。本系統(tǒng)控制臺監(jiān)控、保護(hù)功能齊全，連接簡單，能準(zhǔn)確識別故障性質(zhì)及位置，組網(wǎng)能力強(qiáng)，有實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷的能力。

3 系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)通過光纖與地面調(diào)度室聯(lián)網(wǎng)成功后，在調(diào)度室設(shè)置了工業(yè)級上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)，配備了液晶顯示器作為監(jiān)控終端，操作員可在調(diào)度室終端上監(jiān)視控制運(yùn)輸皮帶生產(chǎn)過程，完成對運(yùn)輸皮帶生產(chǎn)及相關(guān)環(huán)節(jié)的遙測、遙信和遙控，實(shí)現(xiàn)礦井運(yùn)輸皮帶生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合自動化。

3.1 主站

主站控制臺和防爆箱均放置在皮帶機(jī)頭處，主站控制臺采用落地式結(jié)構(gòu)箱體，控制方式分為集控、手動、檢修3種?？刂泼姘逵赊D(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行控制，控制點(diǎn)直接進(jìn)入PLC。當(dāng)各分站都選擇集控狀態(tài)時，主站控制方式才起作用。

主站選擇集控，控制系統(tǒng)的4部皮帶包括各條皮帶間的閉鎖關(guān)系：啟動皮帶前要先按下“開車預(yù)警”鈕，在預(yù)警時間范圍內(nèi)啟動設(shè)備有效。超過預(yù)警時間后自動報(bào)警，表示本次啟動失敗。在預(yù)警時間范圍內(nèi)按下“系統(tǒng)啟動”鈕，系統(tǒng)按逆煤流依次啟動，前一條皮帶的運(yùn)行反饋點(diǎn)是下一條皮帶啟動的條件。按下“系統(tǒng)停止”鈕，系統(tǒng)按順煤流依次停止。

主站選擇手動，控制操作順序與集控方式相同，只是啟動皮帶要按下主站面板上對應(yīng)皮帶的啟停按鈕，前一條皮帶的運(yùn)行反饋點(diǎn)是下一條皮帶啟動的條件。

主站選擇檢修，即控制任意一條皮帶的啟停，皮帶之間沒有閉鎖關(guān)系，適用于安裝調(diào)試或檢修狀態(tài)時使用。

在集控狀態(tài)下，任意一條皮帶出現(xiàn)故障，主站都會有對應(yīng)的故障顯示和報(bào)警音響，在主站控制臺按下“音響解除”鈕，音響就會停止報(bào)警。當(dāng)任意一條皮帶出現(xiàn)故障時，在主站顯示屏上會有相應(yīng)的故障指示燈亮。當(dāng)故障處理好后，按下“故障復(fù)位”鈕，在顯示屏上顯示的故障指示燈熄滅。若指示燈仍亮，表示故障沒有排除，需繼續(xù)處理。

3.2 分站

分站控制臺和防爆箱放在各皮帶機(jī)頭附近的硐室內(nèi)，控制臺采用壁掛式結(jié)構(gòu)的箱體?？刂品绞椒譃榧小⒕偷?、檢修3種。控制面板由轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行控制，控制點(diǎn)直接進(jìn)入PLC。共設(shè)3個分站，每個分站控制1部皮帶。

分站控制面板安裝有控制本條皮帶設(shè)備的啟動鈕和停止鈕。檢修控制即控制本條皮帶的啟停，設(shè)備之間沒有閉鎖關(guān)系，適用于安裝調(diào)試或檢修狀態(tài)時使用。

就地控制為控制本條皮帶的啟停。系統(tǒng)正常啟動時，顯示屏上的數(shù)顯表會實(shí)時顯示皮帶當(dāng)前的運(yùn)行速度。在就地狀態(tài)下，當(dāng)本條皮帶出現(xiàn)故障時，控制臺都會有對應(yīng)的故障顯示和報(bào)警音響，在顯示屏上會有相應(yīng)的故障指示燈亮。在控制臺按下“音響解除”鈕，音響就會停止報(bào)警。當(dāng)故障處理好后，按下“故障復(fù)位”鈕，在顯示屏上顯示的故障指示燈熄滅。若指示燈仍亮，表示故障沒有維修好。

通訊機(jī)內(nèi)裝有用于位置識別的模塊，當(dāng)本條皮帶出現(xiàn)跑偏或拉線故障時，按下控制臺“查詢”鈕，本站的數(shù)顯表上能快速、準(zhǔn)確地顯示出跑偏或拉線的故障點(diǎn)，方便現(xiàn)場人員維修。采用位置識別模塊還可節(jié)省電纜芯數(shù)，大大節(jié)約成本，提高工作效率。

3.3 傳感器

本系統(tǒng)各分站均有具打滑、堆煤、超溫、煙霧、灑水、速度、跑偏、拉線等故障保護(hù)功能的傳感器。當(dāng)有故障時會有報(bào)警聲，同時在主站和分站控制臺上也會有各保護(hù)信號的漢字指示燈顯示。

4 系統(tǒng)先進(jìn)性

（1）現(xiàn)場控制核心采用西門子公司的S7－300系列PLC作為主控元件。該系列PLC具有防潮、抗干擾能力強(qiáng)，現(xiàn)場易編程、易擴(kuò)展，性能穩(wěn)定、基本免維護(hù)，能實(shí)現(xiàn)軟件控制化、自動檢測系統(tǒng)故障等功能。

（2）現(xiàn)場各種傳感器中集成CAN－485采集模塊，使系統(tǒng)能實(shí)時檢測傳感器的工作狀態(tài)，并在出現(xiàn)故障時準(zhǔn)確定位故障位置，可有效減短故障處理時間。

（3）監(jiān)控人員通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)可直接實(shí)時監(jiān)控井下情況，不僅能直觀監(jiān)視和記錄井下工作現(xiàn)場的安全生產(chǎn)情況，而且能及時發(fā)現(xiàn)事故苗頭，防患于未然，也能為事后分析事故提供第一手圖像資料。

（4）主站控制臺將系統(tǒng)預(yù)警和故障報(bào)警的聲音信號耦合到有線通訊系統(tǒng)內(nèi)，整個系統(tǒng)可以及時了解設(shè)備的啟停情況和運(yùn)行狀態(tài)。

（5）雙向滾筒人員保護(hù)裝置及各種保護(hù)傳感器的應(yīng)用真正實(shí)現(xiàn)人本安全。

（6）當(dāng)由于皮帶機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)整不合適造成皮帶輕微跑偏而又不能及時處理時，可以對出現(xiàn)跑偏位置的傳感器進(jìn)行臨時屏蔽，以保證生產(chǎn)正常進(jìn)行。屏蔽的故障傳感器以閃爍的紅字（現(xiàn)在皮帶是帶故障運(yùn)行）提醒操作人員應(yīng)及時維修，并把故障發(fā)生時間和屏蔽時間記入數(shù)據(jù)庫備查。

5 結(jié)語

該本質(zhì)安全系統(tǒng)的安裝應(yīng)用可以保證帶式輸送機(jī)在各種安全保護(hù)裝置的保護(hù)下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)集中控制，有效節(jié)約能源，降低事故率，提高生產(chǎn)效率，減短故障處理時間，減少現(xiàn)場操作人員，延長設(shè)備使用壽命，提高經(jīng)濟(jì)效益。該系統(tǒng)的成功運(yùn)行對本公司中小型礦井起到了示范作用，具有重要的推廣應(yīng)用意義。