皮带运输集控系统应用分析

沈飞翔

摘要：目前，国内各大煤矿基本实现了机械化生产，为确保相关设备的安全、稳定、可靠运行，应结合具体的生产工艺，设计控制系统。基于此点，本文首先对煤矿皮带运输集控系统的需求进行简要分析，在此基础上对煤矿皮带运输集控系统的设计要点进行论述。期望通过本文的研究能够对煤矿生产能效的提升有所帮助。

关键词：煤矿皮带；运输集控系统；设计

1 煤矿皮带运输集控系统的需求分析

为调整经济结构、转变经济发展方式、推动科学发展，减人提效，实施安全高效运行，我矿积极研发，通过自动化技术、PLC控制技术、信息化技术及计算机网络通信技术，进行系统信息的采集、传输、加工处理、现场控制和状态显示，实现系统的集中控制；提高了系统的实时性，使煤流线上所有设备的闭锁关系更加可靠，完全实现了各种运行模式下的顺煤流停车，逆煤流启车的顺序控制。

煤矿生产过程中，皮带运输是不可或缺的重要组成部分之一，为确保煤矿高产高效目标的实现，应对皮带运输全过程进行集中控制，这一目标可通过皮带运输集控系统来完成。在对皮带运输集控系统进行设计时，应当满足如下需求：？

（1）系统应当能够实现对皮带运输全过程的监测与控制，并完成对相关设备的操作及调度；

（2）应当保留皮带运输系统中所有设备的就地操作功能，以此作为事故的预防措施；

（3）设计出来的集控系统应当达到工业自动化控制的基本要求，可实现无人值守的目标；

（4）系统应当能够对生产工序的安全参数进行实时监控；

（5）系统能够实现皮带运输设备的稳定、匀速运行。

基于上述需求，下面本文重点对皮带运输集控系统的设计要点进行论述。

2 煤矿皮带运输集控系统的设计要点

2.1 主要研究内容

井下胶带输送机已成为煤矿生产中非常重要的运输设备，它能否安全高效地运行，直接决定着矿井机电设备的开机率和产量，而老式的胶带传输方式，采用继电控制，每条皮带可以独立控制开停，系統分散，控制的灵活性差，且各皮带的配置差异较大，同时用人工操作，操作人员劳动强度大，运行效率低，且易引起操作失误，造成设备损坏，甚至人员伤亡，给矿上带来重大的损失。为此实现胶带输送机的集中控制就显得更加必要。根据上级总公司战略管理的要求，减人提效成为当下矿业公司调整经济结构、转变经济发展方式、推动科学发展的重要抓手和突破口，减人提效工作已经成为聚隆矿业公司内生性的战略要求。

2.2 设计要点

由于煤矿运输区的现场环境较为恶劣，在充分考虑矿用设备安全性的前提下，通过经济技术性比选后，决定选用西门子公司研发的S7300系列PLC作为集控系统的控制处理器，基于主分站的模式，借助工业以太网实现数据互传。下面对该集控系统关键部分的设计要点进行论述。

2.2.1 控制主站的设计

控制主站是整个集控系统的核心，本系统设计中，选用的是S7-300系列PLC，它采用的是当前较为流行的模块化设计，具体由以下几个模块组成：CPU、电源、通讯及可扩展模块等等。按实际需求，在控制站内安装了CPU和电源两大模块。

2.2.2 控制分站设计

由于皮带机在地面和井下均有布设，基于这一特点，在系统设计中，分别在地面和井下设置了控制分站。

（1）地面分站。为便于维修，并考虑煤矿连续生产的需要，结合供电分布，对控制分站设备进行了分区域设置。在集中控制室和煤仓顶各设置了一台PLC分站，皮带运输集控系统借助安装在现场的传感器设备完成相关信号的采集，主要包括以下几类信号：DI、DO及AI。鉴于此，在地面控制分站的设计中，可通过PLC上自带的接口模块及接线端子实现传感器与CPU之间的信号互传。同时，主站PLC的CPU自带两个以太网接口，一个可与监控上位机进行连接，与组态软件实现通讯，另一个接口可实现与分站接口模块之间的以太网通信。

（2）井下分站。本文所设计的集控系统主要是为了对煤矿皮带运输全过程进行控制，系统的基本控制思路是地面为主、井下为辅，鉴于此，井下控制分站主要是对给煤机和井下皮带机进行监测控制，其设计方法与地面分站的PLC设计方法基本相同，只是安装位置不同，故此不进行重复叙述。

2.2.3 实现的功能

为了满足日常运行、检修、故障处理等需要，操作台具备三种控制模式：就地检修、就地手动和就地自动。操作人员可采用不同方式控制各条皮带的启动和停止。

（1）就地检修控制。当日常检修或故障处理以及特殊需要时，操作人员可在操作台上单独控制每个设备的开停。

（2）就地手动控制。在这种方式下，设备之间存在闭锁关系，只有前面的皮带开后，后面才能开。

（3）就地自动控制。在这种方式下，操作人员只需在操作台上选择好系统启停流程，可实现系统的一键按煤流开车。

（4）工况图显示。工况图动态显示整个系统皮带、给煤机运行的工况，以及主要保护有关参数信息。

（5）信息图显示。实时显示皮带、给煤机开/停状态。如皮带开停状态、检修状态及运行开机时间、停机时间等参数。

（6）故障及保护显示。同时实时显示皮带和各种保护传感器的工作状态，显示皮带的故障类型，分站之间通信是否异常。

（7）地面远程功能。上位机具有远程开车停车、故障诊断、历史记录开停查询等功能，同时可时时浏览视频图像。

3 结论

综上所述，本文在简要分析煤矿皮带运输集控系统的需求的基础上，对系统的设计要点进行了论述。该系统设计完成后，在某煤矿中进行应用，自系统投入运行后，煤矿皮带运输的稳定性较之以往获得大幅度提升，各种故障也随之减少，突发性故障问题的恢复时间显著缩短。由此可见，该集控系统的作用非常突出，具有一定的推广使用价值。

参考文献：

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[2]袁广振，郝允领，韩保，陈鹏.基于PLC对采区皮带机集控系统的设计应用[J].煤碳现代化，2013（02）：84-86.

[3]朱赞祥，颜国勇.皮带机集控系统在东怀煤矿的应用[J].企业科技与发展，2016（03）：141-142.

（作者单位：山东能源内蒙古盛鲁电力有限公司）