基于计算机网络自动化控制的井下主胶带运输系统设计

李庆才

摘要：作为现代化的大型矿井，唐山煤矿在产量和效益方面都比较高。该企业进行采煤作业为先进的机械化设备，能够以410Mt的年产量进行高强度的原煤生产。矿井运用主强力胶带机运输系统来运输井下的原煤，目前利用地面计算机结合连锁技术同步控制十五部强力胶带输送机进行作业，运输原煤的效率大大提升了。

关键词：监控系统；原煤运输；主胶带运输系统

引言

公司的需求是提升原煤的产量，同时将主运系统运输原煤的水平增强。河北唐山煤矿在2005年和煤科总院的某自动化研究所通过技术合作共同对井下主胶带运输综合自动化控制系统进行研发；同时该矿业公司将其应用在了井下胶带运输系统中，以此结合地面计算机连锁技术来控制所有的煤矿井下胶带运输机，然后利用公司的内部网络系统和计算机来监控井下运输原煤的每一个环节。

1.综合自动化控制系统的组成

1.1 监控系统

本文将两台研华科技生产的610H型工业控制计算机作为上位机安装在了地面集中控制室中，然后通过CIMPLICITY组态工程软件的应用同时结合井下对胶带输送机控制设备的使用情况，与公司合作的自动化研究所对可视化操作界面进行了设计和研发，其目的是为了达到集中自动化控制，通过该界面，上位机能够非常直观的显示出统计报表、事故记录、数据分析、曲线分析和运行状态等，并可以控制操作井下胶带输送机。如果操作人员想要查看上位机是否与井下的各台控制机分站拥有正常的通讯，那么就能够通过界面中图标显示的颜色来进行判断。远程监控井下主胶带运输机的工作状况就是这样通过地面工業控制计算机来实现的。

1.2 监控系统的组成

地面工业控制计算机、KJJ14数据传输接口、KJD5矿用本质安全型可编程控制器、电源继电器箱、数据传输电缆、多种保护传感器和信号联络装置等多种设备构成了监控系统。

2.监控设备的功能

KJJ14数据传输接口：对于地面工业控制计算机来说，其信号不能直接被井下的胶带KJD5控制器进行接收和读取，他们之间需要一种设备来传输和转换信号，这种设备就是KJJ14数据传输接口，她能够完成地面工业控制计算机与KJD5控制器之间传输控制信号的任务，而且这种信号传输是双向的。

KF1006A型电源继电器箱：对于KJD5控制器中所有的关联设备来说，比较重要的一个就死KJJ14数据传输接口，该接口能够将直流12V的电源提供给控制器，同时能够自由的转换本安与非本安隔爆信号，控制器通过该继电器箱可以实现对隔爆电器的控制以及对相关信号的接收。

矿用本安型可编程KJD5控制器（PLC）：对于主胶带运输洗头膏来说，其最为核心的组成部分就是矿用本安型可编程KJD5控制器（PLC），其不仅能够检测整个系统的信号，还能够控制胶带主机、机尾给煤机等各种设备，同时还可以显示出胶带机的各种状态，其选择及其丰富，有就地控制、远程控制、连锁操作和手动操作等。如果想要在现场统一的打开或者停止井下胶带输送机，那么就选择就地和连锁控制。如果想要将打开或者停止井下胶带输送机的作业放在地面完成，那么就选择远程和连锁控制。

对于矿用本安型可编程KJD5控制器来说，其工作方式一般来说是循环扫描，而每一个扫描周期都可以视为一个完成的整修处理过程，115s是该周期的最大时长，CPU板处于通讯处理时期凭借串行口与显示板完成数据传输，并对操作员通过键盘发出的相关命令及时做出反应，同时液晶显示屏上的内容也完成实时的更新。当矿用本安型可编程KJD5控制器的工作方式为编程时，对用户程序和输出信息完全忽视，而其工作方式为运行时，对用户的有效程序进行相应的执行，并对通过输入端进入的开关量和频率量进行扫描读入，在此过程中，存储器也存入了相关的状态，而且存入存储器中的内容在执行程序的过程中不会随着输入状态改变而发生变化，当完成一个扫描周期以后，该内容才会发生改变。执行完用户程序后会得到相应的结果，该结果通过输出处理与输出锁存器进行数据传输，锁存器处于输出板中，同时控制信号也会凭借着隔离电路输出到外面，矿用本安型可编程KJD5控制器输出的实际值就是该控制信号。处理用户程序的顺序是一条一条的从左往右，从上到下执行。通常情况下，本文会在现场完成对设备的调试、使用或者维护工作，此时就需要对程序进行编写和修改，这些工作本文可以利用键盘或者图形编辑器来完成。

3.地面监控系统

地面工业电视监视系统：本文将25台KBA4型本质安全型矿用光纤摄影仪安装在井下所有的主运胶带上面，对视频信号进行获取，所得到的就是监控系统信号，公司调度室中的光端机凭借光缆收集该监视系统信号后转变视频信号格式，758同轴电缆将转变之后的视频信号传输到胶带井上集中控制室MJJ型视频矩阵切换器上，然后井上集控室中的8台工业电视通过KJ2028A型配套控制器完成自由切换视频信号的工作，井下胶带采集到的所有视频信号都能够通过任何一台工业电视进行显示，这样一来井下主运胶带运输系统的状况就可以通过8台监视器来了解和掌握，进而实现统一的安排原煤的运输。

地面计算机环网监视系统：为了构建企业信息化系统，矿业公司将企业内部计算机局域网提升到了1000M。其网络实行的拓扑结构为环形光纤以太网，同时为了能够通过计算机系统对井下主胶带运输系统进行实时监控，本文将企业内部的局域网连接到了其光纤视频信号。

4.结论

唐山煤矿应用井下主胶带运输系统以后，完善了综合自动化控制平台，将公司的自动化管理能力进行了强化，并且实现了统一的自动化控制井下主胶带运输系统，以此为基础本文公司的全面自动化控制在不久的将来一定能够实现无人操作。将公司自动化的程度提升了一个层次，节省了大量的人力成本，提高了生产效率。避免了过去因人为原因造成的许多设备故障，保证了设备运行的安全性，降低了设备的维修成本，提高了原煤产量。

参考文献：

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