王有聲（濟(jì)源煤業(yè)有限責(zé)任公司濟(jì)源一礦,河南 濟(jì)源 454650）

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在掘進(jìn)工作面中的應(yīng)用

王有聲
（濟(jì)源煤業(yè)有限責(zé)任公司濟(jì)源一礦,河南 濟(jì)源 454650）

摘 要：煤礦井下掘進(jìn)工作面工作環(huán)境惡劣，運(yùn)輸設(shè)備多，為了解決此問(wèn)題，設(shè)計(jì)了帶式輸送機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，包含總體系統(tǒng)構(gòu)造及硬件、軟件設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)投入生產(chǎn)后不僅減少了電纜投資，減少了工人數(shù)量的數(shù)量，并且提高了運(yùn)輸?shù)男屎涂煽啃?，安全?jīng)濟(jì)意義巨大，有利于自動(dòng)化礦井的打造。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)；遠(yuǎn)程控制；掘進(jìn)工作面；自動(dòng)化礦井

0 引言

在煤礦井下掘進(jìn)工作面中，帶式輸送機(jī)擔(dān)負(fù)著很重要的運(yùn)輸任務(wù)，但在目前井下自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)中，存在著只注重主運(yùn)輸系統(tǒng)，而忽視輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的傾向。但從生產(chǎn)實(shí)際來(lái)看，掘進(jìn)工作面輸送機(jī)數(shù)量多，設(shè)備工作環(huán)境比主運(yùn)輸更為惡劣，工作人員也多，傳統(tǒng)控制方式在其控制系統(tǒng)中還占大多數(shù)，大多數(shù)處于互相獨(dú)立狀態(tài)，使整體維護(hù)更加困難，不能使信息互通，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行的監(jiān)控與管理難以實(shí)現(xiàn)，在出現(xiàn)故障時(shí)不能及早發(fā)現(xiàn)和處理，使掘進(jìn)工作面運(yùn)輸系統(tǒng)工作的可靠性難以保證，造成整個(gè)礦井運(yùn)輸效率低下[1-2]。為使煤礦井下各個(gè)工作安全高效進(jìn)行，在煤礦井下掘進(jìn)工作面中運(yùn)用帶式輸送機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，集中監(jiān)控與自動(dòng)化控制帶式輸送機(jī)，將使井下運(yùn)輸系統(tǒng)安全高效的運(yùn)行得到保障[3]。

1　帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本次研究的對(duì)象是柏礦東翼帶式輸送機(jī)，輸送機(jī)輸送帶長(zhǎng)度為1500 m，速度1.5m/s，采用4臺(tái)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)。由于輸送距離比較遠(yuǎn)，掘進(jìn)巷道內(nèi)工作人員較多，聯(lián)絡(luò)點(diǎn)也多，工作人員分散，對(duì)安全管理很不利。2012年，在其工作面采用遠(yuǎn)程控制，取得了良好效果。

在本次設(shè)計(jì)中，帶式輸送機(jī)的控制系統(tǒng)一共由五部分組成：（1）主控制單元。既是整個(gè)系統(tǒng)的管理控制中心，又可就近進(jìn)行信息采集；（2）遠(yuǎn)程擴(kuò)展單元?？蓪⑾到y(tǒng)遠(yuǎn)程進(jìn)行擴(kuò)展，可將遠(yuǎn)端信息收集然后進(jìn)行傳輸；（3）就地操作顯示單元?？蓪⒅饕r信息進(jìn)行顯示；d)網(wǎng)絡(luò)通信傳輸介質(zhì)。采用Profibus（是一種國(guó)際化、開(kāi)放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)）工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線，是傳輸信息的通道；（4）外圍保護(hù)傳感器單元。主要由堆煤、打滑、煙霧、急停、跑偏、縱撕、溫度和超溫灑水等組成。

遠(yuǎn)程信息被遠(yuǎn)程擴(kuò)展單元收集，然后進(jìn)行統(tǒng)一打包，信息發(fā)送到主控制站時(shí)采用通信方式，這種方式不僅電纜使用少、成本低，還避免了電纜故障的發(fā)生，在提高經(jīng)濟(jì)效益的情況下，保證了傳輸信息的可靠性，通信可靠性得到保障。另外，分式的模塊化結(jié)構(gòu)構(gòu)成了遠(yuǎn)程擴(kuò)展單元的主要結(jié)構(gòu)，與主控制單元兼容性良好，不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)橄到y(tǒng)不兼容而導(dǎo)致通信質(zhì)量下降的現(xiàn)象。

2　控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 硬件設(shè)計(jì)

硬件核心設(shè)備57-300擔(dān)負(fù)著帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理、發(fā)送控制指令等功能，是系統(tǒng)的主控制中心，遠(yuǎn)程主要由數(shù)字量輸出模塊及導(dǎo)軌組成。各個(gè)硬件組成的程序可對(duì)主控制單元與各遠(yuǎn)程單元模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

主控單元47-300在工作時(shí)主要有信息收集階段、邏輯分析處理階段與輸出執(zhí)行階段3個(gè)階段。主控單元可以實(shí)現(xiàn)時(shí)刻監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)，并在必要時(shí)啟動(dòng)外圍傳感器保護(hù)，在電動(dòng)機(jī)發(fā)生工作異常時(shí)和產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作時(shí)，輸送機(jī)會(huì)被自動(dòng)停止，主狀態(tài)見(jiàn)圖1。在實(shí)際操作過(guò)程中存在手動(dòng)方式與檢修方式，現(xiàn)對(duì)手動(dòng)方式、檢修方式和自動(dòng)方式這三種啟動(dòng)方式之間的區(qū)別進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

（1）自動(dòng)方式可以持續(xù)檢測(cè)煤倉(cāng)中煤位的變化，通過(guò)檢測(cè)到煤位，系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)煤系統(tǒng)運(yùn)煤速度，實(shí)現(xiàn)啟停輸送系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制與啟動(dòng)控制，PLC可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備的安全運(yùn)行；

（2）手動(dòng)方式由工人監(jiān)測(cè)采區(qū)煤倉(cāng)煤位，人工手動(dòng)對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行啟停，然后對(duì)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)手動(dòng)控制。在輸送機(jī)工作發(fā)生故障時(shí)， PLC可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制來(lái)啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，剩余的可由工人進(jìn)行人工操作，控制輸送機(jī)的啟停；

（3）檢修方式的實(shí)現(xiàn)必須就地控制，遠(yuǎn)程控制方式不能實(shí)現(xiàn)檢修控制。手動(dòng)操作都可以控制各種電動(dòng)機(jī)的啟停，只需要考慮電器保護(hù)，其余保護(hù)不需要考慮，這樣檢修人員就可精確知道故障發(fā)生的部位。

系統(tǒng)正常自動(dòng)化運(yùn)行需要這三種工作方式完好配合，當(dāng)在井上下通信中斷時(shí)，使生產(chǎn)受到較小的影響，同時(shí)為了方便地進(jìn)行日常檢修工作，設(shè)計(jì)了在系統(tǒng)檢修時(shí)的運(yùn)行方式。

3　結(jié)語(yǔ)

以柏礦掘進(jìn)工作面帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸系統(tǒng)為研究背景，對(duì)輸送機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行基本架構(gòu)分析，提出使用現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)遠(yuǎn)程控制方案，對(duì)系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，在帶式輸送機(jī)于掘進(jìn)工作面中的自動(dòng)化及其遠(yuǎn)程無(wú)線化控制中具有很大現(xiàn)實(shí)意義。此系統(tǒng)在井下實(shí)施后，掘進(jìn)工作面工作效率有了明顯提高，員工人數(shù)大幅減少，工人數(shù)目減少了一半，只保留了主控制和巡視的人員，對(duì)提高煤礦安全高效運(yùn)行具有巨大意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]于蕾,肖理慶.Profibus總線在煤礦帶式輸送機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].礦山機(jī)械,2013,41(12):62-65.

[2]譚超,董曉鈞,仝礦偉.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的井下帶式輸送機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J].煤礦機(jī)械,2009,30(11):232-234.

[3]盛志明.井下帶式輸送機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)[J].礦山機(jī)械,2006,34(08):91-94.

作者簡(jiǎn)介：王有聲（1974-），男，河南濟(jì)源人，工學(xué)學(xué)士,電氣專業(yè)助理工程師。