井下皮带集中控制的研究

高华

本文针对煤矿皮带运输存在的问题，探索出一种适应目前煤矿形式的连锁集中控制方式，该种控制方式适应性广，改动小，可在现场现有设备做很少的改动即可实现整个系统的集中控制，设备之间具有闭锁关系，一条巷道仅需一人即可操作，可有效提高设备运行效率，精简岗位操作人员，具有很强的经济效益。

皮带运输是矿山煤炭开采运输环节的重要部分，带式输送机输送量大，结构简单，部件标准化，是矿山公司普遍采用的运输设备。随着煤矿企业向高产、高效矿井的发展，皮带输送机作为煤矿高效开采机电一体化技术与装备的关键设备，对其自动化控制技术，节能运行都提出了新的要求。随着科技的进步和机械化技术水平的提高，煤矿企业不断探索埋藏更深的资源，井下巷道也向更远处延伸，出现了运输线路长、运输设备多。伴随着全国煤炭行业的不景气，煤矿皮带运输实现减人、节能、增效势在必行，所以实现皮带输送机的自动化集中控制是关键。为此探索设计出了一种新型皮带机连锁控制系统。

井下采区巷道条件复杂，巷道弯曲变化较大，采区需布置多台胶带机，每台胶带机需配备一名胶带机司机。常用的皮带机保护器有宿州科力、淮南启迪等厂家，其他厂家产品大同小异。在集团公司提倡减人增效的形势下，这种配置方式会有以下一些问题：

1）皮带运输系统的操作人员占用量大。原有的皮带机操控系统在不使用集控模式的情况下，每部皮带机需要配备一名操作人员，5部皮带按照三班倒的原则每天需要安排15名操作人员，大大的浪费了人力。

2）皮带机集控模式单一。原有皮带机只能逆煤流方向启车，停车时只能将所有皮带立即停车，操作方式不灵活，效率不高。

3）单一的操作模式造成能源的浪费。原有的皮带机集控系统只能逆煤流方向启车，容易造成皮带机空转时间长，浪费电能，增加皮带机配件磨损，减少了皮带机的使用寿命。

4）没有传感器检测皮带机的运行状态，容易造成安全隐患。原有的皮带机集控系统没有安装检测皮带机启停的传感器，如果中间有皮带机没能启车，而控制系统没能发现这一问题，让下一级皮带继续启动，容易造成堆煤事故，损坏皮带机，并威胁到人身安全。

针对这种情况，设计出了一种新型皮带机连锁集控系统，该系统建立在原有带式输送机保护控制装置的基础上，增加一台集控操作主机，每台皮带机保护器只需配置一块通讯板和一只开停传感器即可实现皮带机终端集中控制。系统配置了开停传感器，检测皮带机的启停状态，保证了皮带机连锁控制的安全运行。使用该控制系统，只需要一个值班人员操作，实现了减人的效果；通过对系统主机的操作可实现更科学优化的皮带机启停操作，可实现节能、增效的目的。

另外，可在井下各受煤点安装高清度防爆摄像机，通过摄像机将井下的视频将现场情况在井下防爆显示屏上显示，实现视频监控，便于操作人员了解现场情况。

系统介绍

1）集控操作主机：系统的皮带机启停控制在集控操作主机上进行操作，皮带机的状态由运行和故障指示灯显示，集控操作主机是整个集控系统的核心。

2）通讯板：通讯板作为智能通讯接口，板上有定位孔，安装在煤矿用带式输送机保护装置内，与集控操作主机和其它通讯板实时进行通信，执行控制主机下达的命令，并根据其它通讯板反馈的状态做出相应的控制，通讯板是整个集控系统的中转机构，根据接收到的指令控制皮带保护主机的启停。每个板子要设置不同低地址。

3）开停传感器：该传感器卡在被控皮带的电机电源线上，输出的信号线接在通讯板上。当皮带运行时，电缆上有电流流过，传感器检测到电流猴，就会发出开关量信号给通讯板。通讯板接收到启车命令并控制皮带保护主机启车，皮带机是否启动，系统要根据开停传感器反馈的信号判断，如果系统检测不到下达启车命令的皮带机开启，控制主机即认为皮带机故障，集控时则按照“逆煤流方向立即停车，顺煤流方向延时停车”的指令停车，开停传感器是检测皮带机是否启动的关键机构。

系统的特点

上电自检功能：系统上电时，集控操作主机首先自动检测系统通信是否正常及系统台数，如果检测到其中有通信失败的，则相应台的故障指示灯点亮。

以系统图5部皮带机为例：

如果5部全部通信正常，上电时，运行指示灯和故障指示灯全部点亮，然后全部熄灭，没有检测到的6～10号故障指示灯会再次点亮，然后熄灭，说明系统在线的只有5部皮带机。

如果3部通信失败，上电时，运行指示灯和故障指示灯全部点亮，然后全部熄灭，没有检测到的6～10号和3号的故障指示灯会再次点亮，然后6～10号故障指示灯熄灭，3号的故障指示灯常亮，说明系统在线的只有5部皮带机，且3号通信故障，这时应该检查3号通信线的连接是否正确。

远控扩展功能：系统具有“远控”扩展功能，控制系统预留了通讯接口，内置了通讯协议，可与上位机进行通讯，通过转换模块，可实现地面上位机直接控制井下皮带机集控系统。

新的连锁集控系统具有如下优势：

1）大大减少皮带运输系统的操作人员。该集控系统最多可控制10部皮带机组成的集控系统，只需要一个操作人员进行控制，按照三班倒的原则，每天只需要安排3名操作人员和3名巡检工，比之前的操作方式节省了24人。

2）集控系统控制方式多样。该系统具有单控、集控和检修三种模式可选，在集控操作主机即可控制系统的所有皮带机启停，操作简单方便，灵活可靠。

3）简单灵活的启停车操作，可实现节能的效果。操作人员可根据现场运输需要灵活开启某条皮带机，需要停车时也能及时将皮带机停车，避免皮带机空转带来的电能浪费和皮带磨损，延长了皮带机的使用寿命。

4）新型皮带机连锁集控系统配置了开停传感器，检测皮带机的启停状态，保证了皮带机连锁控制的安全运行。

5）集控操作主机通过CAN总线与通讯板进行通信，由通讯板直接控制皮带保护主机，稳定可靠。

6）系统启停车的操作简单可靠，集控操作主机的操作面板功能区域一目了然，操作人员通过运行指示灯和故障指示灯可清楚判断出皮带机的状态，并根据皮带機的状态及时作出反应。适用于各种不同层次的操作人员。

7）系统具有“远控”扩展功能，远控可实现地面上位机直接控制井下皮带机集控系统。

8）系统投入少，实现的功能强，收益大，适合当前煤矿形势。