張亞珉

（山西汾河焦煤股份有限公司回坡底煤礦，山西 臨汾 031400）

1 帶式輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理及功能

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

建立地面集控中心，負(fù)責(zé)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)控制，采集、查詢存儲(chǔ)工作狀態(tài)，同時(shí)系統(tǒng)地分析工作現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、曲線數(shù)據(jù)、事件信息、記錄操作、故障報(bào)警等設(shè)備運(yùn)行情況，并進(jìn)行視頻圖像監(jiān)控。2 臺(tái)控制主機(jī)設(shè)置于皮帶工區(qū)集控室，采用雙機(jī)熱備，確保監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。上位機(jī)顯示的皮帶機(jī)信息圖，采用多層次的顯示方式，分別顯示保護(hù)狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、故障記錄等信息。上位機(jī)監(jiān)視器圖形組態(tài)畫面采用平面效果工況圖。礦用隔爆網(wǎng)絡(luò)攝像儀使用高清晰、高照度、彩色和紅外一體機(jī)。視頻信號(hào)采用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過單模多芯光纜傳輸至地面皮帶控制室。結(jié)合圖像監(jiān)視功能，在皮帶機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾和卸載點(diǎn)安裝礦用隔爆網(wǎng)絡(luò)攝像儀，共計(jì)10臺(tái)。在皮帶調(diào)度室設(shè)置屏幕顯示，采用液晶顯示屏畫面組合形式，顯示視頻圖像[1]，系統(tǒng)組成如圖1 所示。

圖1 井下皮帶運(yùn)輸集中控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

1.2 系統(tǒng)的上位機(jī)功能

1）管理功能：系統(tǒng)自動(dòng)生成膠帶運(yùn)輸機(jī)控制流程，實(shí)現(xiàn)清晰圖像和人機(jī)界面實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)根據(jù)操作人員習(xí)慣，直觀生動(dòng)形象地以圖像反映現(xiàn)場(chǎng)流程和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。具備運(yùn)行報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)、曲線的存儲(chǔ)及查詢功能。

2）監(jiān)控功能：圖形和菜單以畫面形式體現(xiàn)，控制室操作人員監(jiān)視各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行情況和多項(xiàng)控制，如單臺(tái)皮帶控制、煤流控制、皮帶保護(hù)故障屏蔽和解除、緊急停止皮帶機(jī)運(yùn)行等。

3）通信功能：通過數(shù)據(jù)器件和集控中心，運(yùn)用通訊協(xié)議，對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)通信控制。通過局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和運(yùn)輸數(shù)據(jù)共享[2]。

4）顯示功能：顯示整個(gè)系統(tǒng)的膠帶運(yùn)行情況，每臺(tái)電機(jī)運(yùn)行情況，每臺(tái)電機(jī)電流、電壓值、故障報(bào)警值以及電機(jī)電氣參數(shù)（速度、電流、溫度等）。

5）畫面功能：顯示檢測(cè)到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，擬設(shè)計(jì)圖形，以不同顏色表示設(shè)備的運(yùn)行、停止和故障狀態(tài)；以柱狀圖分散顯示檢測(cè)電氣參數(shù)、電機(jī)電流參數(shù)、運(yùn)行速度、軸承溫度數(shù)據(jù)等變化趨勢(shì)；設(shè)定值、實(shí)時(shí)檢測(cè)值、故障信號(hào)等參數(shù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控畫面。故障設(shè)備信息、類型、時(shí)間實(shí)時(shí)記錄；系統(tǒng)設(shè)定了訪問控制權(quán)限，操作人員輸入登陸密碼授權(quán)操作控制設(shè)備，根據(jù)操作權(quán)限，設(shè)定各項(xiàng)設(shè)備的參數(shù)、設(shè)定值修改和控制方式，對(duì)設(shè)備進(jìn)行起?？刂?，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成

采用工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，根據(jù)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的實(shí)際情況建立工業(yè)千兆以太環(huán)網(wǎng)。采用數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻三網(wǎng)合一的形式完成主皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的地面集控室集中控制。按結(jié)構(gòu)劃分為管理層、控制層和設(shè)備層。集中控制室遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)包括三個(gè)部分，分別為數(shù)據(jù)處理部分、視頻處理部分及語(yǔ)音處理部分?？刂破骶邆鋽?shù)據(jù)通信接口，可通過簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)換直接接入井下工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，提供標(biāo)準(zhǔn)的OPC 協(xié)議。

1）升級(jí)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。大量部署安全設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中，管理者在管理設(shè)備與分析策略時(shí)，常有設(shè)備無(wú)法得到統(tǒng)一管理、策略配置無(wú)法集中、實(shí)時(shí)流量和運(yùn)行日志無(wú)法及時(shí)得到分析、權(quán)限分散、無(wú)法集中等問題，只能對(duì)單個(gè)設(shè)備的管理設(shè)備日志來逐個(gè)進(jìn)行分析；常規(guī)的網(wǎng)管軟件可實(shí)現(xiàn)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)級(jí)的管理，無(wú)法對(duì)運(yùn)行安全數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，網(wǎng)絡(luò)中的安全狀況無(wú)法及時(shí)準(zhǔn)確地了解，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一管理。Moxa 的MXview網(wǎng)絡(luò)管理軟件是為了管理工業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)中的Moxa 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備而設(shè)計(jì)的。軟件的應(yīng)用，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)設(shè)置、監(jiān)視及問題處理。MXview提供整合式管理平臺(tái)，自動(dòng)偵測(cè)安裝于網(wǎng)絡(luò)的SNMP/IP、Moxa 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，納入的網(wǎng)絡(luò)組件可實(shí)時(shí)通過計(jì)算機(jī)圖像化顯示的拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)管理遠(yuǎn)程。

2）KJJ132 隔爆兼網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)采用符合工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的井下以太網(wǎng)交換機(jī)，如圖2 所示。安裝2 個(gè)以太網(wǎng)端口的網(wǎng)余型管冗以太網(wǎng)交換機(jī)，支持TurboChain 與Turbo Ring 的RSTP/STP 和MSTP 網(wǎng)絡(luò)冗余協(xié)議，實(shí)現(xiàn)骨干網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性。

圖2 KJJ132 礦用隔爆以太網(wǎng)交換機(jī)

根據(jù)實(shí)際情況，需安裝KBA127 礦用隔爆網(wǎng)絡(luò)攝像儀10 套。具體位置：分別在皮帶機(jī)頭、皮帶機(jī)尾、中間轉(zhuǎn)載和過橋部位；10 路工業(yè)電視圖像信號(hào)通過光纜采用以太網(wǎng)傳送；KBA127 隔爆網(wǎng)絡(luò)攝像儀采用高清度、高照度、彩色、紅外光源、18 倍變焦攝像儀。

3 系統(tǒng)安裝

主控制器和KDW101 型電源箱放置在皮帶機(jī)頭處，主控制器控制皮帶機(jī)的開/停及狀態(tài)顯示，并提供啟動(dòng)前的語(yǔ)言報(bào)警。KDW101 本安電源用于系統(tǒng)和沿線的供電。距離主控制器100 m 處放置1 臺(tái)KTC101-HA 組合擴(kuò)音電話，主控制器沿線接口引出1 根100 m 的LCYVB-7 型礦用拉力電纜與其相連接，KTC101-HA 組合擴(kuò)音電話后放置一臺(tái)KHJ15/18-1（H），使用另1 根100 m 的LCYVB-5 型礦用拉力電纜相連接。機(jī)尾安裝1 臺(tái)KTC101-HAI 電話，用于接入跑偏和撕裂傳感器。整條沿線末端，即KTC101-HAI 電話后，插上1 臺(tái)KFD101 礦用本質(zhì)安全型總線連接器，作為系統(tǒng)的結(jié)束。皮帶機(jī)頭安裝跑偏、煙霧、堆煤、速度、溫度、電流、灑水電磁閥、雷達(dá)料位計(jì)等，機(jī)尾安裝跑偏和撕裂傳感器。井下101 控制器離井下KJJ132 隔爆兼網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)距離超過800 m，通過兩芯光纖及光電轉(zhuǎn)換模塊連接通訊。井下101 控制器到KJJ132 隔爆兼網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)距離小于800 m，用485 通信線通過485 轉(zhuǎn)網(wǎng)模塊與交換機(jī)連接，將數(shù)據(jù)上傳調(diào)度室，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。地面101 控制器用485通信線通過485 轉(zhuǎn)網(wǎng)模塊與KJJ132 隔爆兼網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接，將數(shù)據(jù)上傳調(diào)度室，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。在皮帶沿線鋪設(shè)光纖，在機(jī)頭、機(jī)尾、卸載點(diǎn)、落煤點(diǎn)等關(guān)鍵位置安裝高清攝像頭，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。

4 應(yīng)用效果

通過IE 管理本局域網(wǎng)絡(luò)，建立皮帶集中控制系統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)鏈路。皮帶機(jī)的KJJ132 隔爆兼網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的鏈接，構(gòu)成以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)，搜索定位網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及收集拓?fù)湫畔⒗L出拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，顯示整個(gè)帶式輸送機(jī)的物理連接信息。記錄符合預(yù)設(shè)條件的設(shè)備信息，主界面顯示實(shí)時(shí)帶式輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，而觸發(fā)該事件的設(shè)備的運(yùn)行狀況以不同顏色顯示。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)帶式輸送機(jī)的軟起動(dòng)皮帶運(yùn)輸機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)輸出功率平衡，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止、緊急停車、饋電開關(guān)信號(hào)、就地/遠(yuǎn)程切換復(fù)位報(bào)警功能，升級(jí)后降低了皮帶機(jī)系統(tǒng)的檢修量，解決了人員緊缺問題，原配備9 人，改造后現(xiàn)配備巡檢人員3 名，集控室值班員1名，減少人員5 名，年節(jié)約人工成本50 余萬(wàn)元；年節(jié)約電費(fèi)58 萬(wàn)元，降低了煤礦的運(yùn)營(yíng)成本。

5 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)山西某礦帶式輸送機(jī)相關(guān)設(shè)備升級(jí)選型進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、工業(yè)環(huán)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸，集成遠(yuǎn)程管理層上位機(jī)、以太網(wǎng)通信、組成軟件，實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)遠(yuǎn)程控制和檢測(cè)，取得了提升開機(jī)率，降低帶式輸送機(jī)故障率，減少巡檢和維修人員的優(yōu)化效果。還可以實(shí)現(xiàn)各類信息集成和信息互通，為煤礦實(shí)現(xiàn)智慧礦山創(chuàng)造了有利條件和優(yōu)良經(jīng)濟(jì)性效果。