沈飛翔

摘要：目前，國內(nèi)各大煤礦基本實現(xiàn)了機械化生產(chǎn)，為確保相關(guān)設(shè)備的安全、穩(wěn)定、可靠運行，應結(jié)合具體的生產(chǎn)工藝，設(shè)計控制系統(tǒng)。基于此點，本文首先對煤礦皮帶運輸集控系統(tǒng)的需求進行簡要分析，在此基礎(chǔ)上對煤礦皮帶運輸集控系統(tǒng)的設(shè)計要點進行論述。期望通過本文的研究能夠?qū)γ旱V生產(chǎn)能效的提升有所幫助。

關(guān)鍵詞：煤礦皮帶；運輸集控系統(tǒng)；設(shè)計

1 煤礦皮帶運輸集控系統(tǒng)的需求分析

為調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式、推動科學發(fā)展，減人提效，實施安全高效運行，我礦積極研發(fā)，通過自動化技術(shù)、PLC控制技術(shù)、信息化技術(shù)及計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，進行系統(tǒng)信息的采集、傳輸、加工處理、現(xiàn)場控制和狀態(tài)顯示，實現(xiàn)系統(tǒng)的集中控制；提高了系統(tǒng)的實時性，使煤流線上所有設(shè)備的閉鎖關(guān)系更加可靠，完全實現(xiàn)了各種運行模式下的順煤流停車，逆煤流啟車的順序控制。

煤礦生產(chǎn)過程中，皮帶運輸是不可或缺的重要組成部分之一，為確保煤礦高產(chǎn)高效目標的實現(xiàn)，應對皮帶運輸全過程進行集中控制，這一目標可通過皮帶運輸集控系統(tǒng)來完成。在對皮帶運輸集控系統(tǒng)進行設(shè)計時，應當滿足如下需求：？

（1）系統(tǒng)應當能夠?qū)崿F(xiàn)對皮帶運輸全過程的監(jiān)測與控制，并完成對相關(guān)設(shè)備的操作及調(diào)度；

（2）應當保留皮帶運輸系統(tǒng)中所有設(shè)備的就地操作功能，以此作為事故的預防措施；

（3）設(shè)計出來的集控系統(tǒng)應當達到工業(yè)自動化控制的基本要求，可實現(xiàn)無人值守的目標；

（4）系統(tǒng)應當能夠?qū)ιa(chǎn)工序的安全參數(shù)進行實時監(jiān)控；

（5）系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)皮帶運輸設(shè)備的穩(wěn)定、勻速運行。

基于上述需求，下面本文重點對皮帶運輸集控系統(tǒng)的設(shè)計要點進行論述。

2 煤礦皮帶運輸集控系統(tǒng)的設(shè)計要點

2.1 主要研究內(nèi)容

井下膠帶輸送機已成為煤礦生產(chǎn)中非常重要的運輸設(shè)備，它能否安全高效地運行，直接決定著礦井機電設(shè)備的開機率和產(chǎn)量，而老式的膠帶傳輸方式，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，同時用人工操作，操作人員勞動強度大，運行效率低，且易引起操作失誤，造成設(shè)備損壞，甚至人員傷亡，給礦上帶來重大的損失。為此實現(xiàn)膠帶輸送機的集中控制就顯得更加必要。根據(jù)上級總公司戰(zhàn)略管理的要求，減人提效成為當下礦業(yè)公司調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式、推動科學發(fā)展的重要抓手和突破口，減人提效工作已經(jīng)成為聚隆礦業(yè)公司內(nèi)生性的戰(zhàn)略要求。

2.2 設(shè)計要點

由于煤礦運輸區(qū)的現(xiàn)場環(huán)境較為惡劣，在充分考慮礦用設(shè)備安全性的前提下，通過經(jīng)濟技術(shù)性比選后，決定選用西門子公司研發(fā)的S7300系列PLC作為集控系統(tǒng)的控制處理器，基于主分站的模式，借助工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)互傳。下面對該集控系統(tǒng)關(guān)鍵部分的設(shè)計要點進行論述。

2.2.1 控制主站的設(shè)計

控制主站是整個集控系統(tǒng)的核心，本系統(tǒng)設(shè)計中，選用的是S7-300系列PLC，它采用的是當前較為流行的模塊化設(shè)計，具體由以下幾個模塊組成：CPU、電源、通訊及可擴展模塊等等。按實際需求，在控制站內(nèi)安裝了CPU和電源兩大模塊。

2.2.2 控制分站設(shè)計

由于皮帶機在地面和井下均有布設(shè)，基于這一特點，在系統(tǒng)設(shè)計中，分別在地面和井下設(shè)置了控制分站。

（1）地面分站。為便于維修，并考慮煤礦連續(xù)生產(chǎn)的需要，結(jié)合供電分布，對控制分站設(shè)備進行了分區(qū)域設(shè)置。在集中控制室和煤倉頂各設(shè)置了一臺PLC分站，皮帶運輸集控系統(tǒng)借助安裝在現(xiàn)場的傳感器設(shè)備完成相關(guān)信號的采集，主要包括以下幾類信號：DI、DO及AI。鑒于此，在地面控制分站的設(shè)計中，可通過PLC上自帶的接口模塊及接線端子實現(xiàn)傳感器與CPU之間的信號互傳。同時，主站PLC的CPU自帶兩個以太網(wǎng)接口，一個可與監(jiān)控上位機進行連接，與組態(tài)軟件實現(xiàn)通訊，另一個接口可實現(xiàn)與分站接口模塊之間的以太網(wǎng)通信。

（2）井下分站。本文所設(shè)計的集控系統(tǒng)主要是為了對煤礦皮帶運輸全過程進行控制，系統(tǒng)的基本控制思路是地面為主、井下為輔，鑒于此，井下控制分站主要是對給煤機和井下皮帶機進行監(jiān)測控制，其設(shè)計方法與地面分站的PLC設(shè)計方法基本相同，只是安裝位置不同，故此不進行重復敘述。

2.2.3 實現(xiàn)的功能

為了滿足日常運行、檢修、故障處理等需要，操作臺具備三種控制模式：就地檢修、就地手動和就地自動。操作人員可采用不同方式控制各條皮帶的啟動和停止。

（1）就地檢修控制。當日常檢修或故障處理以及特殊需要時，操作人員可在操作臺上單獨控制每個設(shè)備的開停。

（2）就地手動控制。在這種方式下，設(shè)備之間存在閉鎖關(guān)系，只有前面的皮帶開后，后面才能開。

（3）就地自動控制。在這種方式下，操作人員只需在操作臺上選擇好系統(tǒng)啟停流程，可實現(xiàn)系統(tǒng)的一鍵按煤流開車。

（4）工況圖顯示。工況圖動態(tài)顯示整個系統(tǒng)皮帶、給煤機運行的工況，以及主要保護有關(guān)參數(shù)信息。

（5）信息圖顯示。實時顯示皮帶、給煤機開/停狀態(tài)。如皮帶開停狀態(tài)、檢修狀態(tài)及運行開機時間、停機時間等參數(shù)。

（6）故障及保護顯示。同時實時顯示皮帶和各種保護傳感器的工作狀態(tài)，顯示皮帶的故障類型，分站之間通信是否異常。

（7）地面遠程功能。上位機具有遠程開車停車、故障診斷、歷史記錄開停查詢等功能，同時可時時瀏覽視頻圖像。

3 結(jié)論

綜上所述，本文在簡要分析煤礦皮帶運輸集控系統(tǒng)的需求的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)的設(shè)計要點進行了論述。該系統(tǒng)設(shè)計完成后，在某煤礦中進行應用，自系統(tǒng)投入運行后，煤礦皮帶運輸?shù)姆€(wěn)定性較之以往獲得大幅度提升，各種故障也隨之減少，突發(fā)性故障問題的恢復時間顯著縮短。由此可見，該集控系統(tǒng)的作用非常突出，具有一定的推廣使用價值。

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（作者單位：山東能源內(nèi)蒙古盛魯電力有限公司）