煤矿井下皮带自动化体系的研究

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随着Internet技术的飞速发展，工业以太网已经成为成为煤矿领域事实上的工业标准，TCP/IP简单实用，为广大客户所接受。以太网在技术、传输速度和使用成本等诸多方面都有着其它网络无可比拟的优势，随着以太网性能的逐步提高和解决以太网实时性问题的手段不断推出，将以太网应用于煤矿工业现场将是煤矿控制领域的必然选择。目前，工业以太网在煤矿地面上已经有了广泛应用，在以太网进军工控领域的过程中，各大现场总线组织都予以高度重视，并纷纷出台了自己的发展计划。所以我们认为工业以太网是矿井多媒体综合业务数字网络系统的最佳选择。

1核心设备选择

现在用于工矿企业自动化控制的PLC产品主要有：西门子的S7-200和S7-300，三菱的FX系列和Q系列，施耐德的NEZA和TWIDO系列，GE的90Micro、OCS、VersaMax系列，松下的MICRO-EH和EH系列，光洋的SM、SH和DL系列，富士的FLEX-PC与MICREX系列，欧姆龙的CQM，CPM1与CPM2C与C200系列，罗克韦尔的MicroLogix系列，台达的ES/EX和DVP系列，永宏的FBS系列等。对于井下胶带机集控系统的PLC编程控制器主要有西门子、三菱、欧姆龙等。日本的三菱、欧姆龙系产品单一、点数少、网络扩展较差，主要针对中小型设备现场控制，在民用占有份额较大。德国西门子公司生产的S7系列产品，以其产品众多，运行速度高、功能强、工作稳定可靠，一直被广大煤矿采用。井下控制及信号采集装置由两部分组成，KXJ660矿用隔爆兼本安型可编程控制器。该装置控制核心部分采用高性能西门子300可编程控制器，其它主要元件均采用主流元器件。井下现场部分还包括就地电气控制箱，线路敷设、安全监测装置等相关设施。

2.控制系统主要功能与特点

采用网络化控制系统改造后，井下主运系统除保留原有的就地自动控制功能外，还可实现井下主运系统的地面远程自动控制。

2.1系统构成1）地面控制部分：上位机（冗余）、系统软件、应用软件、不间断电源等、PLC柜一套。2）井下控制部分：隔爆兼本安自动控制装置、相关保护传感器、通信电缆。3）工业以太网：PLC以太网单元、工业环网。4）网络接入：千兆冗余环网、OPCSever协议、光缆。

2.2系统软件地面远程监控系统平台采用WindowsXPProfessionalSP2操作系统，监控软件开发平台采用组态软件IFIX，可编程控制器的编程软件采用西门子公司的STEP7V5.4编程软件，计算机与可编程控制器之间的数据交换采用SIMATICNET+OPC模式。采用以上软件开发出来的应用系统具有数据传输流畅、可靠、稳定，人机界面友好，操作简单，便于系统程序员修改和维护的特点。

2.3主要功能1）冗余控制地面控制计算机（工作站）采用双计算机实现热冗余控制（即两台计算机同时工作，采集同一组数据），当其中一台计算机出现故障时，另一台计算机继续工作，以防止现场设备数据丢失及控制失控。2）工况信息显示由于系统中监控信息很多，为保证操作人员能完整的监控现场的信息，采用多屏幕显示的方式，每台监控计算机采用2台显示器进行监控信息显示。画面中能实时显示各皮带机、传感器及所有信号状况，并能方便地切换多个画面；当井下传感器数值超限、报警、保护时能给出语音、文字告警提示。①工况图显示工况图动态可以显示整个系统所有皮带机运行的工况以及主要电机电压、电流、煤仓煤位、皮带打滑、跑偏、撕裂等有关参数信息。②信息图显示实时显示皮带机、振动筛开/停状态和煤仓煤位高度。如皮带机的开停状态、检修状态以及运行速度、电机电压、电流、电机运行时间等参数。每条皮带单独设置一幅信息画面。③故障及保护显示实时显示各皮带机的各种保护传感器的工作状态，当前存在的故障信息，故障传感器的屏蔽状态等。④历史数据查询包括电机电流、电机温度、带速、产量和瞬时流量等系统参数的历史数据查询；传感器动作、保护工作以及故障解除记录数据的查询。3）数据汇总统计对系统运行参数数据进行综合处理，形成统计报表并以曲线图、柱状图等图表形式显示，可根据需要打印输出。4）打印能实时或按时间段打印各皮带机和保护传感器的运行参数（如运电压电流、跑偏、打滑、撕裂等）和运行状态（例如皮带机开停运行状态、报警传感器、报警时间等）。5）多模式控制方式为了满足日常生产中的运行、检修、故障处理等要求，设计了远程集控、就地集控、单条皮带自控（闭锁及保护作用）、检修方式控制（不联锁但自身保护作用）、点动方式控制五种控制模式。操作人员可根据需要采用不同方式控制各条皮带机的启动和停止。控制方式有两种:①地面远程集中控制操作人员在地面调度中心操作计算机控制井下各条皮带机和给煤机的启停以及故障解除等。并且可以实现开车前预警等。②就地控制当班电工进行日常检修时可以就地点动开停皮带、震动筛等，与原有设备操作方法一致。控制方式变换：当转换开关打到远程时，只能由地面调度中心控制现场设备，打到检修状态时才能就地控制。6）后部闭锁功能具有同煤流方向相互闭锁功能（网络编程），实现逆煤流开，顺煤流停。7）常规保护功能符合规程对胶带机六大保护的要求。系统具有胶带机低速打滑、机头堆煤，满仓，超温洒水，烟雾，滚筒超温，沿线急停和跑偏等多种保护。8）软故障解除远程计算机具有现场故障软解除功能，对于使用中出现的各类虚假故障（传感器故障引起），可视具体的现场情况予以屏蔽，保证系统的连续运行。9）语音预（报）警如果出现事故异常，地面主控室通过语音系统给出语音报警提示信号。也可以实现开车前预警提示。

3.结束语

煤矿井下皮带自动化系统在煤矿的应用越来越广泛，切实提高了矿井工作效率，实现了减员增效，提高了生产安全可靠性，便于调度室综合调度指挥，实现了无人值守作业，对煤矿科技水平的提升具有重要意义。

作者：贺广强杨清翔秦文光王海燕李卫强单位：徐州中矿大华洋通信设备有限公司中煤华晋能源有限责任公司王家岭煤