掘进工作面带式输送机远程控制系统研究与实践

摘 要：随着工厂智能化控制技术的不断发展，建立生产线自动化控制系统，实现计算机自动控制和管理已成为现代大型企业的发展方向。带式输送机作为焦化行业厂内煤料和焦炭运输的重要设备之一，实现其自动控制和远程监控是实现自动化的重要环节。本文将重点讨论掘进工作面带式输送机远程控制系统的设计与实践。

关键词：掘进工作面；带式输送机；远程控制

煤矿带式输送机在井下掘进工作面运输系统中占据主要地位，但目前煤矿自动化系统建设中存在“重主运输系统，轻采掘运输系统；重大型带式输送机，轻小型带式输送机”的倾向。从煤矿生产实际来看，采掘工作面带式输送机数量多，运行环境相比主运输较恶劣，占用人员也多，其控制系统大多采用传统的控制方式，一般处于相互独立的状态，造成整体维护困难，信息不能互通，不能实现现场实时运行数据的监控和管理，不能及时发现和处理故障，严重影响了运输系统的可靠运行，制约了整个矿井生产系统的运行效率。近年来以计算机技术、通信技术为代表的现代信息技术得到快速发展，使得煤矿自动化产品得到更广泛的应用和提高，为信息化、自动化矿山奠定了良好的基础。为满足矿井优质、高效、安全生产的需要，在煤矿井下掘进工作面运输中应用带式输送机远程监控系统，对带式输送机实行集中监控和自动化控制显得尤为重要，这将给整个原煤运输系统管理带来很大的效益。

1 带式输送机控制系统总体结构

在本次设计中，带式输送机的控制系统一共由五部分组成：a）主控制单元。既是整个系统的管理控制中心，又可就近进行信息采集；b）远程扩展单元。可将系统远程进行扩展，可将远端信息收集然后进行传输；c）就地操作显示单元。可将主要工况信息进行显示；d）网络通信传输介质。采用Profibus（一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准）工业现场总线，是传输信息的通道；e）外围保护传感器单元。主要由堆煤、打滑、烟雾、急停、跑偏、纵撕、温度和超温洒水等组成。

远程信息被远程扩展单元收集，然后进行统一打包，信息发送到主控制站时采用通信方式，这种方式不仅电缆使用少、成本低，还避免了电缆故障的发生，在提高经济效益的情况下，保证了传输信息的可靠性，通信可靠性得到保障。另外，分式的模块化结构构成了远程扩展单元的主要结构，与主控制单元兼容性良好，不会出现因为系统不兼容而导致通信质量下降的现象。

2控制系统设计

2.1硬件设计

硬件核心设备57-300担负着带式输送机控制系统中数据处理、发送控制指令等功能，是系统的主控制中心，远程主要由数字量输出模块及导轨组成。各个硬件组成的程序可对主控制单元与各远程单元模块进行参数设置。

2.2软件设计

主控单元47-300在工作时主要有信息收集阶段、逻辑分析处理阶段与输出执行阶段3个阶段。主控单元可以时刻监测电动机工作状态，并在必要时启动外围传感器保护，在电动机发生工作异常时和产生保护动作时，输送机会被自动停止。在实际操作过程中存在手动方式与检修方式，现对手动方式、检修方式和自动方式这三种启动方式之间的区别进行简单介绍。a）自动方式可以持续检测煤仓中煤位的变化，通过检测到煤位，系统可以自动调节运煤系统运煤速度，实现启停输送系统的自动化控制。设备在运行过程中可以同时实现远程自动控制与启动控制，PLC可以实现各个设备的安全运行；b）手动方式由工人监测采区煤仓煤位，人工手动对输送机进行启停，然后对运行的电动机台数手动控制。在输送机工作发生故障时，PLC可以实现自动控制来启动保护动作，剩余的可由工人进行人工操作，控制输送机的启停；c）检修方式的实现必须就地控制，远程控制方式不能实现检修控制。手动操作都可以控制各种电动机的启停，只需要考虑电器保护，其余保护不需要考虑，这样检修人员就可精确知道故障发生的部位。

3带式输送机远程监控系统实现

功能该监控系统可以实现焦化企业全厂带式输送机各工况参数的实时监测与控制。当带式输送机远程监控系统启动时，安装在带式输送机上的各类保护装置和传感器将带式输送机的各种工况参数转换为标准电信号传给带式输送机控制单元，实现数据的采集任务。机载控制系统负责将采集到的数据进行数据分析，加工处理，并为上位机提供原始数据。机载控制系统的核心部件是机载PLC控制器，机载PLC控制器通过PLC通信模块上的RS485端口与PROFIBUS现场总线进行连接。现场总线与地面控制中心服务器（上位机）之间通过RS485接口协议进行通信。通过以上传输协议，机载PLC控制器将物理传感单元与本地人机操作装置连接起来，完成逻辑单元的控制与网络通讯等任务。控制中心服务器（上位机）接收来自机载控制系统的数据并经过分析处理后通过WinCC组态系统，故障报警系统等实现对带式输送机各数据的自动采集、远程控制、实时监测及故障报警等功能。

上位机管理功能：1）保护信息的显示。带式输送机打滑、堆煤、跑偏、急停、撕裂、温度超限、烟雾超限、张紧力下降、断带等保护状态可在上位机显示。2）上位机控制。通过上位机软件，可实施地面远程顺煤流启机、逆煤流启机、单控启停机，可远程设置带式输送机各项保护参数。3）故障存储。任意一种保护动作时，上位机均可以将其存储到故障数据库中：故障查询：可以按照时间、输送机号、故障类型等条件进行故障查询，形成查询信息清单；故障信息打印：根据设定条件查询到的故障清单可以直接生成报表，支持打印功能；数据共享：上位机监控数据可直接存储至监控服务器，支持多个终端访问。

远程监控更完善，系统将带式输送机保护系统数据、视频数据、井上下语音对讲音频数据、打点信号4种数据统一接入工业以太网传输，在地面能查看更多现场数据，增加了远程监控的安全可靠性。上位机监控软件界面全面反映井下设备运行情况，发生异常情况时，报警语音可直接传送至监控室，实现井上下联动。地面和井下直接语音对讲，方便了地面和井下沟通、联系。

4结语

实现煤矿企业的自动化控制一直是焦化企业生产研究的重点和难点。本文提出了一种实现掘进工作面带式输送机远程监控系统的实现方法，该系统运行在具有冗余特性的现场总线和工业以太网平台，可以实现带式输送机工况参数采集、远程监控、故障报警等功能，为煤矿企业实现掘进工作面自动化生产等关键技术的研究提供了解决路径。

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作者简介

屈强，男，贵州遵义，1983年6月，毕节市工业和能源委员会，矿山机电。

（作者单位：毕节市工业和能源委员会）