煤矿井下胶带运输机集控系统研究

【摘 要】矿井数字化、信息化、现代化建设中，井下胶带运输集控系统也成为了现代化矿井的发展趋势。文章介绍了胶带运输集控系统的组成、功能，设计规划以及控制原理，实现了井下胶带运输系统的自动、安全和稳定运行。

【关键词】胶带运输；集中控制；系统接入

1 发展现状

随着矿井自动化控制、计算机技术、网络技术的发展，近年来自动化控制和网络技术在煤矿井下生产中也得到了应用。井下胶带运输集控系统也成为了现代化矿井的发展趋势。现在大型煤矿井下胶带动辄几十部，总运输距离上万米，选用一套矿用胶带机监控系统对井下运煤皮带进行集中监测和控制，就显得尤为重要。

2 组成与功能

控制系统由主站、分站及检测传感元件组成。控制分站安装于胶带机现场，完成对胶带机的信号检测和执行控制，每个分站可以对响应的胶带机进行单独控制，主站设于井下集中控制室内，以手动和自动方式对胶带运输系统的工作状态、故障性质、故障地点、煤仓煤位、运煤量等重要信息进行显示，并能遥控胶带机、给煤机等设备的开停和相关皮带之间的闭锁控制每条皮带；主要检测保护有：胶带速度、胶带跑偏、紧急闭锁、物料探测、设备开停、烟雾、堆煤、运煤量及温度保护、灭火撒水保护、防尘撒水保护、断带保护、撕裂保护等。系统应该具有信息联网功能，在调度中心能控制命令并能监视该系统所需运行参数和该系统设备运行画面情况。

3 胶带机集控系统规划

采用Profibus现场总线+井下工业以太网的模式。

控制方案设计

系统的控制方案是：PLC主控分站 + 人机界面操作屏。系统主要由控制中心、传输网络和井下控制器等组成。

3.1 控制中心

控制中心设置在调度指挥控制中心，通过工作站和工业电视对胶带机及相关设施进行集中控制和监视。

3.2 现场总线+工业以太网网络结构

利用网络结构中的Profibus网络作为井下胶带机控制系统的底层网络，实现胶带机及相关设备的实时控制及信号采集。同时通过网关接入工业以太网，实现和地面调度指挥中心的控制中心工作站的连接通信，实现远程集中控制。

3.3井下控制器

井下控制及信号采集装置由两部分组成：主控站作为井下控制部分的通信核心，完成各PLC分站监控信息与地面控制中心的信息交互传送；同时，通过外接的显示屏为井下巡检人员提供整个系统的运行工况，必要时可由主控站在井下直接完成对胶带系统的集控。

由PLC主控分站完成对现场设备的监控，现场总线通过智能网关分站或增加PLC网络接口模块接入井下工业以太环网，通过网络和地面调度指挥中心工作站相连，并通过集散控制和工业电视相结合，对井下现有主煤流胶带机和续建的胶带机及相关设备实现集散控制。控制方案如上图所示。

由外接的人机界面操作屏，为井下值班或巡检人员提供整个系统的运行工况，必要时可由PLC主控分站在井下完成对该胶带机运输系统的集控。 PLC主控分站的接入可根据实际情况，多点就近接入工业以太网。

4 控制原理

（1）主控分站通过对过程量及现场的各种数据进行实时测量采集，经过PLC综合处理后，一方面将数据传送到现场所控设备，完成设备的自动启停；另一方面，通过以太网接口，从而经井下网关送到地面工作站。

（2）改善了对胶带张力的控制和检测，实现胶带启停时的自动张紧。

（3）系统建成后，可以实现胶带机的就地自动控制和远程自动控制两种控制。采用就地自动控制方式时，通过就地开停控制器的指令输入，自动启动或停止各台电机。采用远程自动控制方式时，通过传输线路接收控制中心的控制指令，自动启动或停止各台电机；系统具有胶带机低速打滑、机尾堆煤，满仓，超温洒水，烟雾，滚筒超温，沿线急停和跑偏等多种保护；同时，系统还具有故障诊断功能。

（4）监测监控系统主要由地面监控中心站，传输网络，井下控制分站和往复式给煤机及煤仓煤位信号等构成。

井下胶带运输机工况图

5 结语

（1）通过胶带机集控系统使得整个系统的自动化水平有了一个很大的提高，提高了控制系统的可靠性，解决了有胶带机控制系统不稳定引发的生产事故，影响安全生产的问题。实现了系统的自动、安全和稳定运行。

（2）由于PLC系统的灵活性，可方便地通过改变应用软件随时改变工艺参数，增加控制功能。

（3）实现胶带机的就地自动控制和远程自动控制两种控制。

（4）系统还具有故障诊断功能，对于系统故障进行预判，降低了运输系统的故障发生率。

作者简介：

卜建亮，男，1983.10-，山西昔阳人，黑龙江科技学院本科毕业，助理工程师，陕西长武亭南煤业有限责任公司皮带队从事技术管理工作。