东庞矿集中控制系统的开发与应用

胡文鹏

摘要：目前皮带运输机加刮板运输机是东庞矿井下掘进工作面原煤运输的主要途径，以往这两种设备分别由KHP117-z煤矿用带式输送机保护装置主机和普通KBZ-400馈电开关实现单机控制。而我矿使用的KHP117-z煤矿用带式输送机保护已具备超温、超速、烟雾、堆煤、跑偏、超温洒水等保护功能，如果直接购买市面上的集控系统将会是对原有设备的浪费，文章主要是讲述在我矿原有设备的基础上开发了一套与原有设备配套使用的集控系统。

关键词：皮带运输机;集控;开发与应用

中图分类号：TP273 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）12-0161-02

引言

东庞矿掘进工作面运输系统中，工作面临时安装的多部皮带运输机和刮板输送机采用的是单独操作，分离控制的模式，鉴于操作和使用的复杂性，是对人力资源的极大浪费。由于是单人单机操作，操作时存在相当大的盲区，导致了职工在操作上安全性和可靠性也存在一定的缺陷。因此我们有必要对皮带集中控制系统研发，以便于检修，节省人力资源，提高职工劳动效率，保障职工安全，解决占用人员多，维护量大，操作复杂烦琐的问题。

为了节省人力资源，提高职工劳动效率并且降低开发此次控制系统的成本，我们采用设计制作了掘进工作面皮带集控系统，该套设备应用现代化技术，以远程控制为基础，采用PLC控制系统，PLC之间通过通讯控制不同的矿用输送机保护装置和馈电开关，可以实现多部皮带的顺序启动、停止，也可实现单部皮带的控制，同时操作者可以在显示屏上实时地观察每部皮带的运行状态，并通过远程摄像头观察设备连接处的运载情况，确保运输系统出现问题时能够及时停车，以矿原有皮带保护为基础，既不影响皮带的就地启动、闭锁等功能而且当出现跑偏、煤位、低速等保护现象时能立即停车，当皮带检修时，只需把皮带机头操作分站打到“检修”位置，集控站不能对皮带进行控制，更好的保護检修者的安全。

1 KHP117-Z煤矿用带式输送机保护装置主机简介

它采用单片机作为处理控制单元，可对胶带输送机实现速度、温度、堆煤、烟雾、跑偏、撕裂等保护功能，出现紧急情况时还可由本综合保护装置对胶带输送机实现急停功能。

本综合保护装置主机采用MCS-51系列单片机作为主控单元，所有输入信号全部采用光耦隔离，输出控制全部采用继电器进行控制。本综合保护装置主机具有良好的人机接口，可对胶带输送机的运行状态及所有故障状态进行显示，温度和速度采用数码管显示，其余采用发光块进行显示。根据各单位现场的不同要求，还可对所有保护功能的参数进行预先设置，本综合保护装置主机采用EEP-ROM存储器储存这些设置参数，可永久保存，除非再次改写。本综合保护装置主机同时具备远控启动和停止功能。

2 KBZ-400馈电开关简介

东庞矿矿用隔爆型真空馈电开关（以下简称馈电开关），采用先进的计算机处理技术、全中文液晶显示，主要用于含有爆炸性气体（甲烷）和煤尘的矿井中，在交流50Hz，额定电压1140（660）V，额定电流400A及以下三相中性点不接地的供电系统线路中，或与1250kVA及以下变压器配套使用作为总开关、也可作为分支开关。当线路中出现短路、过载、断相、欠压、过压或漏电时能自动切断电源，并显示故障类别。作总开关时具有三相对称性漏电闭锁保护，为分支开关漏电保护的后备保护，作分支开关使用时具有选择性漏电保护和漏电闭锁功能。

该馈电可以就地或远距离起动和停止负载，在停车状态下，可以进行换向。同时还具有过载、断相、短路、漏电闭锁的保护功能。

3控制系统的开发

该自主开发的控制程序采用主、从控制模式，即一个主控制器，然后根据现场的皮带和刮板运输机总数N再设置N-1个从控制器，主、从控制器之间的联络采用的是国产可编程控制器信捷XC3-32T自带的485通信快速接线端子A和B，通信协议采用的是标准的MODBUS RTU协议，通讯参数设置为波特率是9600bps（当两台控制器距离较远时可以适当降低波特率，如采用4800bps），数据位为8位，停止位为1位，错误检验为偶校验，将主控制器的MODBUS地址设置为1号，其余的从站从工作面外向里依次设置为2、3…N号站。所有的皮带和刮板输送机只需一名司机在主站附近便可以开启全部设备，在主站的司机通过控制箱给主站启车停止信号，主站通过485通讯告知不同设备的启停即单起单停，也可以采用顺序启动的模式，即最外部皮带启动，然后延时数秒（直接设置的3s）依次朝工作面的方向启动皮带或者刮板机。

当从站控制皮带时，为了将我矿原来的皮带保护主机充分利用，我们的控制器是直接控制皮带保护主机的，然后再由保护主机由远控方式启动皮带开关。该部分与控制刮板输送机的从站程序有所不同：我矿已有的皮带保护主机需要得到一个维持5s左右的闭合启动信号，当皮带启动后，该闭合信号需要断开，即控制器给保护器一个持续5S的启动信号，然后再断开，需要停止时再通过可编程控制器的其他输出点去触发保护器的停止信号，而启动刮板输送机则是直接由控制器的输出点控制刮板机的开关，需要可编程控制器给开关远控点一个持续的闭合点，当需要停止刮板机时只需要将此闭合点直接断开即可。因此从站控制皮带和溜子的程序是不同的。

由于控制皮带保护主机的从站程序和刮板机的从站程序不同，而不同的掘进工作面由于布局不同所需要的皮带运输机和刮板运输机的数目和排列方式也不同，这样导致某一个工作面的控制程序在另一个工作面是无法使用的。为了使一套程序可以在不同工作面不同运输方式下使用，我们决定对主站程序进行升级，我们将主站设为零号站，依次有一号站、二号站、三号站等等，在主站的控制程序中，每一个站号的启动程序既有启动皮带运输机的启动方式，又有启动刮板输送机的程序，必须主板准备启动一号分站时，主站不管一号分站是控制的皮带保护主机还是刮板输送机的开关，主站将两种控制程序的通讯信号全部发送出去，当一号分站控制的皮带则启动皮带，一号分站控制的刮板机则启动刮板机，无论是控制的哪个设备，最终都是启动一台开关，主站只要接收到了来自开关的常开点的反馈信号，则认为一号分站控制的设备已经正常启车，这时主站则继续给2号分站发送同样的启车命令即可。

4实施效果

集控开车：

（1）将主站操作台打到“集控”状态下，后面分站控制箱同时都打到“集控”状态下，操作台处起车时按“启动”按钮溜子及皮带将按先后顺序延时开起。停车时按“停止”按钮最后一部皮带先停然后按顺序停车。若有紧急情况下可按“急停”按钮，溜子及皮带同时立即停车。注：前后之间有闭锁关系。

（2）在主站操作台“手动”状态下，后面分站控制箱“集控”状态下，溜子及皮带可单独操作，按“一部刮板机起”按钮则一部刮板机起车，按“一部刮板机停”按钮则一部刮板机停止，按“1#皮带起”按钮则1#皮带起车，按“1#皮带停”按钮则1#皮带停止，2#皮带、3#皮带、甜皮带控制方式与1#皮带相同。注：相互之间无闭锁关系。

就地开车：

将控制箱打到“就地”状态下，按控制箱本身“启动”按钮起车，按“停止”按钮停车，溜子及皮带各自操作对应设备，互不影响。

操作员显示屏集控状态下显示各个皮带运行状态，都可观察到。操作台在打到各个档位时对应指示灯都会亮，皮带开起和故障时对应指示灯会亮。各个控制箱都有“急停”按钮，“急停按钮是闭锁按钮，按下则控制设备停止，再按一下方可复位。若有紧急情况则按“急停”按钮达到停止效果。