李 楠

(霍州煤電集團(tuán)呂臨能化公司， 山西 呂梁 033200)

1 前言

某礦井運(yùn)輸巷安裝主運(yùn)輸皮帶機(jī)1部，型號為STJ- 1000/2×110，運(yùn)輸能力為630t/h，電機(jī)功率2×110kW(雙機(jī))，貯帶長度≥50m，與鏈板機(jī)搭接長度≥12m，工作電壓1 140V，傳動(dòng)滾筒直徑630mm，改向滾筒直徑400mm，輸送距離1 120m，帶速2.5m/s，張緊絞車型號為KHU09- 1140/660V。

該主運(yùn)輸皮帶機(jī)集控系統(tǒng)，于2008年3月年進(jìn)行“順煤流”簡易開車改造，因初期集控程序設(shè)計(jì)不完善，經(jīng)過多年的使用部分傳感器設(shè)備陳舊老化，經(jīng)常造成中途停車，影響運(yùn)行,浪費(fèi)電能，同時(shí)皮帶機(jī)啟動(dòng)打點(diǎn)信號采用傳統(tǒng)聲光電鈴，而且只在皮帶機(jī)機(jī)頭處安裝，未安裝啟車語音報(bào)警和沿線語音通信裝置，當(dāng)?shù)孛娌僮鏖_車時(shí)，位于皮帶機(jī)中部作業(yè)人員如不能聽到皮帶機(jī)啟動(dòng)電鈴信號，皮帶機(jī)突然啟動(dòng)會(huì)危害人身安全。因此，對主運(yùn)輸皮帶機(jī)優(yōu)化升級改造十分必要。

2 “順煤流”關(guān)鍵技術(shù)及技術(shù)方案

1)關(guān)鍵技術(shù)

(1)對該系統(tǒng)“順煤流”程序重新設(shè)計(jì)優(yōu)化，采取PLC時(shí)間繼電器和堆煤感應(yīng)信號雙重控制系統(tǒng)。

(2)改變中央皮帶機(jī)PLC與東西翼皮帶機(jī)PLC閉鎖軟繼電器程序，變開關(guān)量式為脈沖數(shù)據(jù)式。

2)技術(shù)方案

(1)優(yōu)化皮帶機(jī)集控系統(tǒng)西門子STEP75.0控制軟件，上位機(jī)、下位機(jī)PLC軟件操作程序，改變中央皮帶機(jī)PLC與東西翼皮帶機(jī)PLC閉鎖軟繼電器程序，變開關(guān)量式為脈沖數(shù)據(jù)式，檢測前臺(tái)、后臺(tái)皮帶機(jī)開停狀態(tài)，準(zhǔn)確判定前后臺(tái)皮帶機(jī)因掉電或故障停車，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行。

(2)為保證系統(tǒng)穩(wěn)定以及應(yīng)急故障處理，增加了部分配件。增加防爆兼本安型不間斷穩(wěn)壓電源4臺(tái)、中央控制處理器CPU、開關(guān)量、模擬量模塊、傳感器等。

3 啟動(dòng)預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)及技術(shù)方案

1)關(guān)鍵技術(shù)

(1)將PLC控制系統(tǒng)、語音預(yù)警通信系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)皮帶啟車語音報(bào)警。

(2)實(shí)現(xiàn)皮帶沿線擴(kuò)播、打點(diǎn)、通話功能。

圖1 皮帶機(jī)集中控制系統(tǒng)優(yōu)化后操作界面圖

2)設(shè)計(jì)原則

(1)高可靠性：穩(wěn)定可靠運(yùn)行是系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)的關(guān)鍵，保證在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中選用高可靠性的產(chǎn)品設(shè)備，充分考慮冗余、容錯(cuò)能力，同時(shí)合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)，最大限度地支持系統(tǒng)的可靠運(yùn)行[1]。

(2)安全性：煤炭系統(tǒng)作為國家的基礎(chǔ)能源系統(tǒng)，設(shè)計(jì)中必須考慮防止內(nèi)部及外部非法訪問的措施，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全傳輸。因此需要制訂統(tǒng)一的系統(tǒng)安全策略，整體考慮系統(tǒng)的安全性[2-3]。

(3)網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性：根據(jù)未來業(yè)務(wù)的增長和變化，系統(tǒng)可以平滑地?cái)U(kuò)充和升級，最大程度地減少對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和現(xiàn)有設(shè)備的調(diào)整。

3)技術(shù)方案

(1)本次系統(tǒng)實(shí)施包括7部皮帶機(jī)，在皮帶沿線安裝擴(kuò)播話機(jī)，實(shí)現(xiàn)各部皮帶機(jī)沿線的啟動(dòng)預(yù)警及通話打點(diǎn)功能，為巷道中人員的通信通暢及人身安全提供保障。

(2)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在皮帶機(jī)頭安裝高級話機(jī)，并將PLC預(yù)警輸出接入高級話機(jī)語音觸發(fā)點(diǎn),或人為手動(dòng)觸發(fā)報(bào)警點(diǎn)實(shí)現(xiàn)皮帶啟車預(yù)警。

(3)皮帶沿線設(shè)置普通話機(jī)，按200m左右均勻布置，如有特殊位置要求可根據(jù)需求做適當(dāng)調(diào)整。

4 實(shí)施過程

經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)施工，對中央皮帶機(jī)、東膠一部皮帶機(jī)、東膠二部皮帶機(jī)、東膠三部皮帶機(jī)、西膠一部皮帶機(jī)、西膠二部皮帶機(jī)、二采區(qū)運(yùn)輸石門皮帶機(jī)7條皮帶機(jī)實(shí)現(xiàn)“順煤流”啟停功能，優(yōu)化后的操作界面如圖1所示。

(1)“順煤流”開車：在連續(xù)轉(zhuǎn)載運(yùn)輸煤炭(矸石)時(shí)，前部皮帶機(jī)靜態(tài)等待，其啟動(dòng)時(shí)間根據(jù)后部皮帶機(jī)的長度和運(yùn)行速度確定，當(dāng)煤流到后部機(jī)尾處，通過PLC時(shí)間繼電器控制，使前部皮帶機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)載功能。本次優(yōu)化設(shè)計(jì)采取PLC時(shí)間繼電器和堆煤感應(yīng)信號雙重控制系統(tǒng)，保證系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性，確保安全運(yùn)行[4-5]。

(2)故障判斷及聯(lián)鎖保護(hù)：“順煤流”開車中，前部皮帶機(jī)能否正常啟動(dòng)及聯(lián)鎖保護(hù)投入時(shí)間的確定是技術(shù)關(guān)鍵。檢測取樣前部皮帶機(jī)啟動(dòng)信號，反饋給PLC來判斷是否停止后部皮帶機(jī)。若前部皮帶機(jī)因故障沒有正常啟動(dòng)，后部皮帶機(jī)“智能”判斷并自動(dòng)停車，同時(shí)給出報(bào)警信息，由檢修人員及時(shí)處理。聯(lián)鎖保護(hù)的投入時(shí)間根據(jù)煤流到后部機(jī)頭的時(shí)間而確定，由PLC時(shí)間繼電器和傳感器發(fā)出信號共同判定，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)載中的聯(lián)鎖保護(hù)功能。

(3)煤位閉鎖避免重載起車：緩沖倉接近滿倉時(shí)，采集雷達(dá)式料位計(jì)測量數(shù)據(jù)和堆煤傳感器給出高煤位信息，PLC執(zhí)行“由里到外”的停車程序延時(shí)停機(jī)，避免因滿倉引起皮帶機(jī)重載啟動(dòng)，降低機(jī)電事故，確?？蛰d啟動(dòng)。

5 主運(yùn)輸皮帶機(jī)啟動(dòng)預(yù)警優(yōu)勢

(1)整合現(xiàn)有資源，節(jié)省投資。本系統(tǒng)可將擴(kuò)播電話、小靈通、Wi-Fi手機(jī)、調(diào)度電話、井下廣播系統(tǒng)等不同的系統(tǒng)進(jìn)行有效整合，充分利用現(xiàn)有的資源，節(jié)省投資，并可實(shí)現(xiàn)向下一代全數(shù)字應(yīng)急通信廣播系統(tǒng)的平滑過渡。

(2)系統(tǒng)采用基于VOIP的新一代語音通信技術(shù)構(gòu)建，充分利用礦區(qū)的工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)資源。靈活高效的層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可大大減少線路敷設(shè)帶來的工程難度和建設(shè)成本，有效控制系統(tǒng)建設(shè)成本和施工周期，并為系統(tǒng)后期維護(hù)和結(jié)構(gòu)拓展帶來便利。

(3)擴(kuò)展和定制。系統(tǒng)終端通信采用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)協(xié)議實(shí)現(xiàn)，數(shù)字?jǐn)U播電話采用標(biāo)準(zhǔn)的RS485信號。數(shù)字電話的優(yōu)點(diǎn)就是具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性，并預(yù)留大量接口用于其他子系統(tǒng)的接入和系統(tǒng)功能擴(kuò)展。

(4)綜合救援指揮呼叫中心軟件具有靈活的架構(gòu)，預(yù)留各類接口，可根據(jù)用戶的不同需求進(jìn)行定制開發(fā)。

(5)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。系統(tǒng)預(yù)留各類型接口，可實(shí)現(xiàn)各類型監(jiān)測監(jiān)控、安全保障及應(yīng)急通信系統(tǒng)的接入，提供強(qiáng)大高效的系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)功能。

6 結(jié)論

通過改造“順煤流”開車程序，系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，減少了皮帶機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，節(jié)約了大量電能，同時(shí)減少了皮帶機(jī)磨損，保證了皮帶機(jī)的安全運(yùn)行。啟車預(yù)警及沿線通信裝置的安裝使用，完善了皮帶機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，為礦井安全高效生產(chǎn)提供了可靠保障，節(jié)約了事故處理及救險(xiǎn)響應(yīng)時(shí)間，而且可以提高人員生產(chǎn)效率，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。