韓星 汪宏

摘要：皮帶運輸系統(tǒng)作為礦井煤流生產(chǎn)環(huán)節(jié)的重要設(shè)備，伴隨著煤礦的自動化進(jìn)程也幾經(jīng)更替，但智能化程度依然較低，減員增效空間依然較大。本文就硬件建設(shè)、軟件建設(shè)、聯(lián)動規(guī)則等方面對智能化監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行簡要闡述，該系統(tǒng)已在新疆某礦成功應(yīng)用，超預(yù)期完成建設(shè)目標(biāo)，并具備較大的實用和推廣價值。

關(guān)鍵詞：PLC;皮帶運輸;煤流運輸

1、概述

礦山井下條件惡劣，特別是在運輸過程中產(chǎn)生揚塵較多，嚴(yán)重危及了皮帶司機(jī)的身心健康，因此建立皮帶運輸?shù)娜悄芑O(jiān)控，實現(xiàn)無人值守、有人巡檢的常態(tài)模式勢在必行，從而達(dá)到減員增效、提高生產(chǎn)效率的目的。

同泰煤礦井下主運皮帶有三部，地面煤流運輸由七部、裝車系統(tǒng)有一部，由于地處戈壁灘，常年人員緊缺，井下皮帶若實現(xiàn)集中智能控制，可以緩解人員緊張的問題。

智能監(jiān)控系統(tǒng)采用上位機(jī)+ 下位機(jī)+ 聯(lián)動機(jī)制的設(shè)計模式。下位機(jī)采用的西門子S7-1200作為主控制器，具備成本低、運行穩(wěn)定、級聯(lián)簡單、擴(kuò)展靈活的特點，可依據(jù)長度合理配置PLC控制箱的數(shù)量，在區(qū)域聯(lián)控中具備相當(dāng)大的競爭力;上位機(jī)基于西門子Wincc組態(tài)軟件設(shè)計，基于VBS語言的編程能力，可以輕松實現(xiàn)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)、信息導(dǎo)引發(fā)布系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)的聯(lián)動，極大提升了皮帶運輸系統(tǒng)的智能化程度。

2、系統(tǒng)組成

《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定皮帶必須具備跑偏、堆煤、撕裂、煙霧、拉繩閉鎖、張力、失速、超溫等八大保護(hù)，因此智能監(jiān)控系統(tǒng)必須滿足上述功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行深化設(shè)計，系統(tǒng)框架如下圖所示：

智能監(jiān)控系統(tǒng)由集控中心、工業(yè)環(huán)網(wǎng)、可編程控制箱、現(xiàn)場控制箱、監(jiān)測傳感器、語音擴(kuò)播及視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成：

集控中心：實現(xiàn)對地面、井下各煤流生產(chǎn)環(huán)節(jié)的集中監(jiān)控，操作員可以實時查看各部皮帶系統(tǒng)當(dāng)前運行數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)、設(shè)置保護(hù)參數(shù)、設(shè)置控制參數(shù)等，與下位機(jī)系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)通訊。

工業(yè)環(huán)網(wǎng)：實現(xiàn)上下位機(jī)的橋梁，工業(yè)環(huán)網(wǎng)與視頻環(huán)網(wǎng)、監(jiān)控環(huán)網(wǎng)獨立開來，保證控制數(shù)據(jù)的吞吐能力、提高控制響應(yīng)時間。

可編程控制箱：基于西門子S7-1200設(shè)計，7部皮帶間PLC之間通過S7智能設(shè)備方式通訊，減少系統(tǒng)編程量。

語音擴(kuò)播音響：實現(xiàn)人工啟動打點、沿途檢修喊話、故障實時播報功能。

監(jiān)測傳感器：針對拉繩急停和跑偏傳感器采用智能型設(shè)備，可以實現(xiàn)故障定位，并通過擴(kuò)播電話實時通知，達(dá)到快速查找問題的目的。

工業(yè)視頻系統(tǒng)：用光纖作為傳輸媒介，在關(guān)鍵皮帶機(jī)頭或轉(zhuǎn)載點位置安裝攝像監(jiān)測儀，集控系統(tǒng)與工業(yè)視頻系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)運行和故障時自動視頻調(diào)用功能。

3、系統(tǒng)功能

智能系統(tǒng)功能分為現(xiàn)場單機(jī)就地控制、遠(yuǎn)程單機(jī)控制、遠(yuǎn)程一鍵控制。單機(jī)就地控制通過現(xiàn)場設(shè)置的控制箱實現(xiàn)檢修、急停、啟動、停止、復(fù)位、打點控制操作;遠(yuǎn)程單機(jī)控制通過上位機(jī)單獨進(jìn)行皮帶啟停操作，一鍵控制模式下可實現(xiàn)按照逆煤流次序的順序啟動和順煤流次序的順序停車。

3.1? 啟動條件

對參與連鎖的皮帶進(jìn)行自檢，發(fā)現(xiàn)故障后自動退出對應(yīng)皮帶連鎖，改為單皮帶運行模式。當(dāng)自檢合格后，則進(jìn)行逆煤流啟動，邏輯為本級皮帶啟動后，上級皮帶開始啟動預(yù)警，啟動預(yù)警時間依據(jù)現(xiàn)場情況設(shè)定，設(shè)定范圍一般為10-25秒，以此類推，直至順槽皮帶啟動運行。

3.2? 停機(jī)條件

在連鎖狀態(tài)下，本級皮帶故障突然停機(jī)后，下級皮帶延時停機(jī)，保證皮帶無故不積煤，以免皮帶下次高負(fù)荷啟動，上級所有皮帶立即停機(jī)，以防堆煤故障發(fā)生。

3.3? 故障保護(hù)

依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》，皮帶應(yīng)具備速度、溫度、張力、撕裂、堆煤、煙霧、跑偏、急停八大保護(hù)。在基本八大保護(hù)基礎(chǔ)上，還新增了環(huán)境參數(shù)（如甲烷、CO、CO2等）、視頻捕獲等功能，通過視頻對沿線皮帶進(jìn)行“闖入”捕捉，當(dāng)有人員闖入時，皮帶自動報警，進(jìn)入核心危險區(qū)域時，皮帶直接停機(jī)。

4、智能聯(lián)動應(yīng)用

智能聯(lián)動是智能化皮帶控制系統(tǒng)的核心，聯(lián)動規(guī)則豐富程度直接體現(xiàn)智能化程度的高低。針對同泰煤業(yè)皮帶集控系統(tǒng)設(shè)置了

1）? 煤倉聯(lián)動：

①煤倉臨近滿時系統(tǒng)首先通過設(shè)定值進(jìn)行預(yù)警（燈光+ 語音播報），提示人為干預(yù)，如集控員未進(jìn)行人為干預(yù)，當(dāng)煤倉數(shù)據(jù)達(dá)到極限閥值時系統(tǒng)自動觸發(fā)相關(guān)命令，停止綜采工作面設(shè)備、順槽皮帶，啟動主斜井皮帶，在控制界面中彈出相應(yīng)的視頻畫面。

②煤倉臨近空時系統(tǒng)首先通過設(shè)定值進(jìn)行預(yù)警（燈光+ 語音播報），提示人為干預(yù)，如集控員未進(jìn)行人為干預(yù)，當(dāng)煤倉數(shù)據(jù)達(dá)到極限閥值時系統(tǒng)自動觸發(fā)相關(guān)命令，停止主斜井皮帶。

2）? 視頻聯(lián)動

在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)生超限或設(shè)備產(chǎn)生故障時，就近范圍內(nèi)的視頻終端能及時彈出桌面顯示并報警，便于操作員對事故現(xiàn)場情況的了解。

3）? 超限測值的聯(lián)動

以安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)為核心實現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)、順槽皮帶、綜采機(jī)、主運輸皮帶、地面生產(chǎn)、工業(yè)電視、應(yīng)急廣播等系統(tǒng)之間的聯(lián)動。

5、結(jié)束語

自從智能化皮帶系統(tǒng)建成，可直接在調(diào)度室手動實現(xiàn)每部皮帶開停機(jī)，也可實現(xiàn)各部皮帶之間的聯(lián)動自動運行。同時通過PLC系統(tǒng)的應(yīng)用，提高了皮帶控制系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性。通過增設(shè)上位機(jī)系統(tǒng)實現(xiàn)對每部皮帶的動態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測，可以實時進(jìn)行預(yù)警、報警分析，為操作人員提供決策依據(jù)。目前該項目已經(jīng)無故障運行4 個月之久，從根本上解決了礦方用人難的窘境，同時也極大的提供了生產(chǎn)效率，達(dá)到了項目預(yù)期的技術(shù)要求。