带式输送机自动化系统在锦丘煤矿的应用

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摘 要：随着科学技术的不断发展，锦丘煤矿基于千兆工业以太网基础上构建了矿井自动化系统，本文详细介绍了带式输送机自动化系统的基本功能及相关方案设计，对今后煤炭行业创建数字化矿井具有一定的借鉴意义。

关键词：数字化系统;带式输送机;方案

0 引言

为建设矿井数字化系统，锦丘煤矿本着节约可行、简易可靠的原则构建了基于千兆工业以太网基础上的矿井自动化系统，在现有子系统接入前提下，新建了矿井主排水泵房、井下中央变电所、单水平主运皮带、主扇风系统在线监测等四项自动化子系统，本文将详细介绍带式输送机自动化系统。

锦丘煤矿井下有两个水平的两条运输皮带，已实现在线保护。皮带自动化控制需要通过防爆兼本安PLC主站和本安型集控台将皮带的控制及保护纳入矿井环形工业以太网之中。系统预留多条皮带集控接口。皮带自动化系统设计灵活，组网方便，工作可靠，操作方便、灵活，保护功能齐全，现实信息丰富，并具有相关设备之间的联锁保护功能。

1 系统基本功能

（1）控制功能。该系统既可从井上调度室对井下皮带运输进行实时监控，也可从井下操作台、触摸屏、就地分站箱对皮带运输进行实时监控。既可对一条皮带、一条生产线实现一键起停（顺煤流停、逆煤流开），也可对多条生产线的整个系统实现一键起停。在自动状态下每条皮带还可实现有煤即开、无煤即停的全自动控制。

（2）保护功能。该系统具有煤仓高、低煤位保护，机头下煤位保护，断带（断链）保护，打滑低速保护，跑偏保护，横向撕裂保护，温度保护，烟雾保护等多种保护功能。故障时产生报警，故障严重时自动停车（可根据现场情况和矿方要求更改）。故障停车可实现逆煤流方向立即停止，顺煤流方向每条皮带乃煤运完时自动停车。

（3）监测功能。该系统可在调度室主控计算机和井下触摸屏对皮带进行动态监测。各种实时数据的在线监测、历史数据的查寻。故障时产生声光报警并弹出报警详情和时间。还可在工控机动态界面上指出报警位置。员工在处理问题时更准确、迅速、简单。

（4）扩展功能。该系统拥有多路扩展通讯模块（达8 路），每个分站其DI/DO 点数可扩展至80 点;通讯物理接口形式多样（RS-232、RS-485、CAN 和以太网等）;特有的专利技术，通讯距离远（达10km）、抗干扰能力强。可以方便的组成多级远程通讯网。今后可以很方便添加新设备和皮带控制。从而避免了以前上一套设备需更换一套控制设备的弊端，节省了大量人力和财力。

2 系统特点

（1）系统采用开放式、数字化、多点通讯的现场总线形式，可按照用户需求实现其所需的所有控制，并配置标准的RS485接口以保证与井下以太网对接进行数据、信号传输或远控。

（2）控制系统和各种保护运行性能稳定，可靠。具备抗干扰能力，电源与信号、输出信号与输入信号之间均采用可靠的隔离方式。

（3）系统可以对运输路线的设备实现地面监视监控、井下自动控制和现场就地控制外，还具有现场编程等功能。

（4）系统中的所有设备能够满足煤矿井下现场的使用环境。

（5）采用现场总线形式，利用集中皮带所设的监控主站采集其数据并与以太网连接。

3 系统方案设计

该系统的操作方式的转换通过设在集控台上的转换开关完成。操作方式分为就地控制、远程控制、集中控制。

就地控制即在就地控制箱上通过按钮对相应设备的控制，此控制方式不受任何闭锁的限制，只在应急及检修时使用。

集控+手动方式，即对每台设备的控制通过集中控制台上的相应按钮操作来完成。每台设备的起停顺序受闭锁条件的限制。电机启动过程中出现故障自动停止启动。

集控+自动方式，即通过操作集中控制台上的相应电机的起停按钮，来完成该电机所对应的各设备的起停控制。每台设备的起停顺序受闭锁条件的限制。地面集控+手动方式，即对每台设备的控制通过地面集中控制室内上位机的相应按键来操作完成。每台设备的起停顺序受闭锁条件的限制。操作方式与“集控+手动方式”类似，按钮为点击上位机界面上的按键。

地面集控+自动方式，在上位机上又分为半自动和全自动两种方式，半自动方式下即通过操作地面控制室内上位机相应电机的起停按键，来完成该电机所对应的各设备的起停控制。每台设备的起停顺序受闭锁条件的限制。操作方式与“集控+自动方式”类似，按钮为点击上位机界面上的按键。全自动方式下，设备是按照工艺流程来起停。

在设备启动前首先要选择设备控制方式，就地/远程控制/集中控制。

4 系统硬件组成

皮带机控制系统是基于可编程控制器的皮带运输机的自动化控制系统。该系统为矿用隔爆兼本质安全型，是一种适用于在煤尘、瓦斯等危险环境中使用的皮带机顺序控制及保护的智能控制系统，其通用性、适应性强，能完成各种传感器工作状态的监测、皮带机起停控制、通讯、现场管理、集中监控。以世界名牌德国西门子PLC为核心的皮带机综保装置组成井下皮带机控制系统和数据传输网络，即可以组成不同的控制规模实现多条皮带机集控，又可以单独使用控制一台皮带机实现单台控制。该系统是以光纤为介质组成的以太网网络，可以迅速把相应的数据集中送往地面调度室的上位机上，实现井下皮带机的井上监控管理， 减少了解现场的时间，提高了生产效率。

整个系统由现场控制设备（检测传感器、 皮带机综保装置、防爆本安型就地分站控制箱、本安型操作台、嵌入式触摸计算机（Windons CE操作系统）、网络交换机、西门子PLC和井上监控中心的上位机监控软件等组成。现场另安装4台防爆摄像仪（KBA120），形成监视系统。

5 结语

总之，由于受到我国煤矿矿井生产作业情况以及数字化矿山建设本身复杂性等的影响，目前我国的煤矿数字化矿山仍然处于初期和数字化建设不完备的阶段，通过带式输送机自动化系统在锦丘煤矿的应用情况来看，煤矿数字化建设水平还应更进一步提高，实现数字化矿井，确保安全、高效生产。

作者简介：卢峰（1977-），男，山东滕州人，助理工程师，从事煤矿计算机信息技术管理工作。