煤矿井下皮带监控系统的研究与设计

王栓照 王曙东

摘要：随着煤矿自动化技术的日益成熟，井下皮带运输系统逐步采用地面集中控制，该系统可提高井下煤炭运输效率，达到安全运行以及减员增效的目的。该文从煤矿井下现场实际情况出发研究了皮带集中控制系统在煤矿井下煤炭运输系统中所起到的作用，浅析了系统的特点、组成和功能。

关键词：煤矿；井下；皮带；集中控制

中图分类号：TE2文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)01-0217-03

The Research and Design of the Monitoring and Control of Strap System Underground Coal Mine

WANG Shuan-zhao1, WANG Shu-dong2

（1.Loujun Mining Coal Industry Group Company, Xiaoyi 032300,China;2. Huayang Coal Mine Communication Equipment Co.Ltd, Xu? zhou 221116, China）

Abstract: With more sophisticated of the automation technology in coal mine, the underground belt transportation system gradually con? trolled on ground, this can improve the efficiency of the transport of coal underground, safer and decrease the number of works. This paper based on the actual situation of coal mine underground, analyzed the belt centralized control system in coal transporting underground, and the system characteristics, composition and functions.

Key words: coal mine;underground; strap; centralized control

目前，现代化的自动化控制系统应用越来越广泛，使用自动化控制系统不仅可以使井下设备安全可靠运行，而且能达到减员增效的目的。部分煤矿井下皮带运转尚未实现集中控制，在煤矿生产工艺流程日益自动化无人化的形势下，使井下皮带系统通过集中控制和工业电视相结合符合，对井下皮带机和煤仓煤位等相关设施进行监控监测，使其代替复杂的人工操作成为可能。

1系统结构

根据煤矿井下皮带运输系统的特点，按照以“井上集中监控为主，井下多点监测为辅”的原则，本系统是按照以下方案设计。井下皮带监测系统使用冗余的光纤工业仪态环网作为数据传输平台，具有非常高的可靠性和稳定性，系统结构如下所示。

1.1控制设备

根据煤矿实际现场分布情况，采用集控系统的结构原理。充分利用电缆、光纤组成混合现场总线，实现对煤矿井下皮带运输系统以及工业电视的集中监控。

皮带监控系统主要由井下设备包括控制分站和给煤机、煤仓煤位、保护传感器信号，传输线路，地面监控中心等构成。

2系统设计

2.1上位机设计

iFIX是美国Intellution公司自动化组态软件产品家族中的一个基于WINDOWS的HMI/ SCADA组件，它提供了工矿领域生产操作的过程可视化、数据采集和数据监控。它的功能结构特点是方便与各种PLC进行通信对接，支持通用OPC驱动技术，也支持西门子MPI、PROFIBUS、以太网等联网通信[1] [2]。

iFIX的SCADA[3] [4]部分提供了实时显示功能，方便针对煤矿井下各设备的图形化操作，内嵌VBA脚本，方便用户根据自身需要开发特定功能，并可实现语音报警、实时曲线、历史曲线、报表查询、打印等各种功能。。

2.2下位机设计

目前国内应用较多的工控产品有西门子、三菱、欧姆龙、施耐德等几种PLC，西门子系列PLC因其工作稳定、抗干扰能力强，长期不断电持续工作等优异性在煤矿工控方面应用较多。西门子S7300系列采用模块化设计，可以满足中低性能要求的应用，人机对话编程简单、图形化编程易学易懂、方便组网等特点对于实现煤矿井下多条皮带的组网联动控制成为可能，因此，我们在系统中采用西门子s7300系列PLC作为下位机编程和联网。

3控制系统主要功能与特点

3.1控制模式

地面调度人员可通过三种方式在上位机远程井下各条皮带的启动和停止，系统具备就地、远程及自动三种控制模式[5]。

3.1.1地面集中控制

操作人员通过这种方式在地面调度室计算机上操作键盘和鼠标即可远程控制井下皮带、给煤机电机的启动和停止，并可实时监测各种保护传感器的状态信息，并可通过上位机语音系统下发开车提示命令。

3.1.2人工就地控制

每日检修时间，检修工在检修完皮带、给煤机及其他控制设备后，可按传统操作方式电动开停各个设备已查看检修是否良好，集中控制系统故障或其他原因，各设备采用就地控制

3.1.3控制方式变换

操作员可通过上位机操作手/自动进行就地/集中控制转换，使得二种控制方式互为备用、互相闭锁，提高控制可靠性和灵活性。

3.1.4后部闭锁

根据同煤流方向且相互闭锁功能，实现启动流程逆煤流开，停止流程顺煤流停。

3.1.5启动方式

皮带机采用直接启动方式。

3.1.6故障解除

上位机具有故障解除功能，对于使用中出现的各类故障，非正常动作，使用中视情节正确使用。

3.2系统功能

1）冗余功能

地面集控中心采用主、从两台计算机实现双机热备，当其中一台计算机停机或出现故障时，自动切换到另一台热备计算机以实现监控无缝切换防止丢失数据或失控。

2）系统容量

系统由于涉及多条皮带，每条皮带包含若干电机启动停止、电机保护传感器等，因此需要数量较多的输入输出点数量上能够达到上百或者上千个个以点。

3）扩展功能

系统采用主从站模式，方便系统随时扩充，例如需要增加皮带时，可相应增加PLC分站，扩展完成后接入主站即可。

4）打印功能

系统具有完善的信息记录功能，如皮带或者电机工作运行的各项参数：开停机时间、电机电压电流大小、各种保护传感器报警时间状态等，方便用户随时查看以往历史记录并打印。

5）控制功能

在地面控制室内即可实现对井下皮带电机的启停、复位及传感器的测试功能，可修改编程程序远程下载到PLC，以及皮带给煤机的点动操作等。

6）显示功能

系统可实时显示各皮带电机、保护传感器及所有信号情况，易用的多画面切换；当井下各种运行参数或者传感器报警时有文字、语音提示信息。

7）数据汇总统计

系统可对各种运行数据查询、报表统计、实时曲线图、历史曲线图、柱状图、曲线图显示并导出打印。

8）网络功能

系统设计基于井下环网，在环网平台可以与其它监控系统组成网络供地面调度室、各矿领导及有关部门即时掌握井下各系统情况。

9）掉电保护

系统采用1VA UPS后备电源供电，可防止系统运行过程中突然断电以致数据丢失或者控制失控，电源的平稳切换可保证系统不间断运行，一般UPS电源可提供两小时持续供电。3.3其他功能

可采集或接入各种相关设施状态信号、并具有扩展性；

可以方便定义和修改所有被测开关参数的报警值、保护动作值；

实现采集数据、运行状态和故障等信息的显示和传输；

系统具有良好的可扩展性，选择的模块留有备用容量，可方便的进行扩展，如：增加皮带机的保护功能、增加与其它皮带机的闭锁功能等。

井下皮带监测分站通过以太网通信控制装置接入井下工业以太网交换机；地面控制中心工作站，对监控数据信息经过处理后通过集成进入全矿综合信息系统。

如果出现事故异常，地面主控室通过语音系统给出语音报警提示信号。也可以实现开车前预警提示。

完善的信息处理功能，报警信息、运行参数、操作记录等信息自动形成标准各式的数据库文件，并在硬盘长期保存，供信息系统调用。

实现系统集中监测，生产数据微机化管理。

4结束语

井下皮带集中系统的使用，大大提高井下煤炭运输效率，降低了工作难度、强度；能自动控制、集中开停等，操作简单、使用方便；便于管理查阅开停记录、传感器报警信息等；实现了井下皮带运输系统的安全、可靠、高效运行，达到了减员增效的目的，有着很强的实际应用意义。

参考文献：

[1]岳丹松,隋家贤,许海玲.iFIX组态软件在炭黑生产过程控制系统中的应用[J].青岛科技大学学报，2005,26(6):537-540.

[2]邹益仁,马增良.现场总线控制系统的设计和开发[M] .北京:国防工业出版社,2003.

[3]韩路跃.iFIX在城市供水SCADA系统的应用[J].自动化与仪表,2004(3):59-61.

[4]孟昭晋. iFIX在化工生产监控系统中的应用[J].工业控制计算机,2006,19(9）:77-79.

[5]王惠忠.井下皮带机地面远程集中控制系统[J].工矿自动化,2002(3).

[6]唐传贵.煤矿井下皮带集中控制系统研究与设计[J].电脑知识与技术,2008,3(7):1594-1598.

[7]赵红梅.阳煤三矿竖井皮带集中控制应用研究[J].山西煤炭管理干部学院学报,2008,3(7):119-121.