王海君 李峰光 單波 周琛

摘 要：該文介紹了一種基于煤礦井下膠帶機智能化精確控制的系統(tǒng)，該系統(tǒng)融合了可編程控制器自動化控制、點檢系統(tǒng)、專家智能決策系統(tǒng)、產量均衡控制、手機APP、永磁電機和變頻器等多種先進的智能化控制技術。該項目的實施為客戶極大地降低了工人的勞動強度，提高了生產效率和安全性能，減少了事故發(fā)生率，值得煤炭行業(yè)借鑒和推廣。

關鍵詞：可編程控制器 專家智能決策 產量均衡 手機APP

中圖分類號：TD528 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）02（a）-00-02

皮帶輸送機、給煤機已成為煤礦生產中非常重要的運輸設備，它能否安全高效地運行，直接決定著礦井機電設備的開機率和產量，而老式的皮帶傳輸方式，采用繼電控制，每條皮帶可以獨立控制開停，系統(tǒng)分散，控制的靈活性差，且各皮帶的配置差異較大，同時采用人工操作，操作人員勞動強度大，系統(tǒng)運行效率低，且易引起操作失誤，造成設備損壞，甚至人員傷亡，給礦上帶來重大的損失。為此實現(xiàn)皮帶輸送機的集中控制就顯得更加必要。

該文從鮑店煤礦井下皮帶實際現(xiàn)狀出發(fā)，結合目前主流集控系統(tǒng)配置同時參考主流設計原理，設計了一套適合鮑店煤礦的精確控制系統(tǒng)。

該系統(tǒng)為當前煤礦企業(yè)對自動化的需要，皮帶集控系統(tǒng)與工業(yè)電視系統(tǒng)一起，構成一個完整的操作、調度、監(jiān)視網絡，實現(xiàn)對整個井下運輸系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控。

1 系統(tǒng)實施

1.1 調度中心

地面監(jiān)控中心設置在地面皮帶調度室，通過工作站安裝的軟件對井下皮帶相關設施進行集控和監(jiān)視?？刂浦鳈C均采用雙機熱備方式；上位機選用2臺工業(yè)主機，配置液晶顯示器。完成編程及監(jiān)控監(jiān)視功能。上位機組態(tài)監(jiān)控軟件選用GE公司的最新實時監(jiān)控組態(tài)軟件IFIX5.8系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)圖形監(jiān)控、動態(tài)圖形顯示、歷史數(shù)據(jù)采集管理、狀態(tài)趨勢圖、自診斷、報警等諸多功能，并提供多種數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與傳播。

1.2 井下控制系統(tǒng)

井下控制系統(tǒng)主要包括對井下14條膠帶機和多部給煤機的控制，包括控制膠帶啟停、給煤機控制、變頻器的監(jiān)控[1]。

井下皮帶采用永磁電機加變頻器的驅動方式，采用三電平永磁伺服變頻控制器對井下輸送機進行控制，各變頻器之間功率自動調節(jié)，實現(xiàn)多臺之間的動態(tài)功率平衡[2]。同時，膠帶機機械部分采用熱浸鋅防腐技術原理保證了機械性能的穩(wěn)定。同時皮帶沿線托輥采用高分子塑料膠帶托輥，由輥皮、軸承、軸、密封組件組成。輥皮采用超高分子塑料材料，具有輕便、耐磨、不粘附物料、與膠帶的摩擦系數(shù)低、自潤滑性等優(yōu)點。高分子塑料托輥能延長膠帶使用周期，節(jié)省能源，有效改善井下工作環(huán)境。

系統(tǒng)以PLC控制系統(tǒng)為核心，與上位計算機、防爆PLC控制站、膠帶機保護傳感器等組成PLC分布式監(jiān)控系統(tǒng)?？傮w結構可以分為3層結構：數(shù)據(jù)感知層、PLC控制層和監(jiān)控信息層。

1.3 圖像監(jiān)控系統(tǒng)

每個轉載點等重要場所安裝高清攝像儀，視頻監(jiān)控裝置像素不低于200萬，可在地面進行錄像存儲，視頻存儲時間90d以上，存儲硬盤留有冗余量；視頻沿線布置百兆以上光網絡進行傳輸（滿足視頻傳輸需要），視頻系統(tǒng)與控制系統(tǒng)網絡分開。

1.4 語音預警聯(lián)動

皮帶沿線安裝擴音電話用于系統(tǒng)的聯(lián)動預警。電話按照100m間距布置，平時可以用于皮帶沿線的喊話及開車前的語音預警，緊急情況下可以作為與地面系統(tǒng)的語音通話，作為應急廣播的補充。

1.5 產量均衡系統(tǒng)

為了高效率完成煤礦日常生產，系統(tǒng)從“煤倉煤位均衡”“總產量均衡”兩個方面進行煤流產量均衡控制策略。在不滿足條件情況下，及時播報系統(tǒng)預警，確保整個系統(tǒng)高效、經濟、連續(xù)運轉。系統(tǒng)根據(jù)安裝的皮帶秤和煤倉料位計算、判斷當前的出煤量和煤倉的剩余煤量[3]，合理控制變頻器和永磁電機，進而調節(jié)皮帶速度，達到出煤量的最優(yōu)化控制策略。

1.6 專家決策系統(tǒng)

系統(tǒng)對膠帶運輸系統(tǒng)進行分解，通過設備管理系統(tǒng)對類別進行管理，對不同的部分指定不同的檢修周期、包括月檢修內容和年檢修等內容。系統(tǒng)根據(jù)設置的周期自動預計提醒檢修內容，同時可以打印，方便人員檢修。

可以對膠帶運輸機運行中出現(xiàn)的故障或檢修中發(fā)現(xiàn)的問題進行閉環(huán)跟蹤，直到問題解決，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。通過C/S的應用程序實時讀取膠帶控制系統(tǒng)的控制數(shù)據(jù)，為統(tǒng)計膠帶運輸機運行時間和帶載運行時間進行采集和統(tǒng)計，形成了膠帶運輸系統(tǒng)的設備運轉率等數(shù)據(jù)，為職能部門制定、優(yōu)化巡檢計劃提供數(shù)據(jù)支持。對于可能出現(xiàn)的問題提前進行預判，將事故的隱患降低到最低風險。

1.7 智能APP系統(tǒng)

通過在膠帶機沿線建立無線WiFi基站，并且在手機上建立組態(tài)控制客戶端軟件，移動遙控帶式輸送機的開停、故障復位等操作，并可通過手持移動設備實時查看帶式輸送機相關視頻信息，從而達到操作人員發(fā)現(xiàn)問題，及時停車處理故障的效果，從而減少帶式輸送機故障停車時間，同時也減輕了皮帶操作人員的勞動強度。

1.8 設備點檢系統(tǒng)

該系統(tǒng)根據(jù)井下膠帶機的實際情況和需求定制的設備點檢管理系統(tǒng)，采用領先的B/S（瀏覽器/服務器）操作方式，建立人機合一管理模式，通過集成點檢儀采集設備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，采集的設備數(shù)據(jù)與設備身份識別碼關聯(lián)，并導入到數(shù)據(jù)采集基礎平臺，使設備點檢過程集成化，實現(xiàn)設備點檢、缺陷發(fā)現(xiàn)、處理、統(tǒng)計分析全過程計算機管理，提高點檢、缺陷處理的及時性、完整性，加強缺陷管理處理情況監(jiān)督，提高企業(yè)查詢、統(tǒng)計和考核管理水平。

系統(tǒng)主要由設備點檢、安全生產管理、DSC數(shù)據(jù)集成等部分組成。

2 系統(tǒng)主要優(yōu)點

鮑店煤礦井下膠帶機智能化精確控制系統(tǒng)的建設，能全面提升煤礦企業(yè)的綜合實力和競爭力，同時對改變煤礦員工的生產生活條件、提高煤礦的社會地位、樹立煤礦行業(yè)和員工的新形象、提高煤礦的安全程度，以及對促進社會進步都有著重要的作用。通過提升裝備水平，實現(xiàn)自動化系統(tǒng)遠程集控，減少現(xiàn)場工作人員，進一步保障設備及人員安全。

通過礦井膠帶機智能化系統(tǒng)的密切配合，可實現(xiàn)無人值守、遠程監(jiān)控，減掉了崗位工，節(jié)能降耗，縮短故障時間，增加產量，經濟效益顯著。

3 結語

該系統(tǒng)為集化散型多系統(tǒng)融合架構，適用當前煤礦企業(yè)對自動化的需要，皮帶集控系統(tǒng)與多系統(tǒng)一起，構成一個完整的多層次網絡，實現(xiàn)對整個井下運輸系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控。該系統(tǒng)的完成，為煤礦的智能化建設做出了表率，值得行業(yè)內借鑒。

參考文獻

[1] 馬永輝，孫巖冰，王桂華.基于PLC的帶式輸送機智能保護系統(tǒng)設計.工礦自動化，2011（1）：86-88.

[2] 盛新，孫濤，王玉瑋.變頻器在切紙機張力控制中的應用[J].變頻器世界，2008（7）：71-73.

[3] 王彥軍，龐之浩，方忠厚.基于PLC的煤礦輸煤控制系統(tǒng)設計[J].河南科學，2012，30（5）：597-599.