煤矿矿井带式输送机集中控制系统

【摘 要】本文主要阐述了煤矿矿井带式输送机集中控制系统的系统需求、系统构成和方案、系统功能等问题。

【关键词】矿井；带式输送机；集中控制系统

1、系统需求

带式输送机和刮板输送机、转载输送机都是煤矿生产中重要的运输设备，它们能不能安全高效地运行，直接决定矿井机电设备的开机率和产量。传统的输送带传输方式，采用继电控制，每条输送带独立控制开停，而系统分散，控制的灵活性差，各输送带的配置差异也很大；由人工进行操作，人员劳动强度较大，运行效率低，可能引起操作失误；导致设备损坏甚至人员伤亡，给煤矿生产带来损失。实现带式输送机的集中控制尤其重要。

带式输送机的高效安全运行，不但要有单部设备的独立控制分系统，更要控制和协调指挥各分系统的主控机，对主煤流集中控制、地面调度监测监控等环节进行组网控制。以地面控制为主，井下监控为辅的控制模式是带式输送机集中控制发展的重要方向。

2、系统构成和方案

煤矿井下带式输送机集中控制系统，采用计算机分散式控制（DCS），控制系统由地面监控中心、井下中心站、控制分站和通信网络构成。地面控制中心由二台IPC工业控制计算机、打印机等组成。在地面控制中心，二台计算机应用冗余技术，互为备用。井下控制分站运用可编程控制器为核心的隔爆兼本安型自动化控制装置。按信号传输和控制方式的不同，井下带式输送机集中控制系统主要有以下几种方式。

2.1Profibus总线方式

在地面控制中心设置控制主站，采用大中型PLC系列，网络选用开放的Profibus现场总线，控制距离不小于1000m的二个控制站间要加中继器或光纤链路模块，带式输送机头设置控制设备分站，负责现场的信号采集与现场的实时控制。带式输送机集中控制及监测系统Profibus，网络配置如图1所示。

操作员在中控室终端监视控制带式输送机生产过程，完成对输送机生产集控的综合化。

2.2工业以太网方式

系统的控制方案是PLC主控站加人机界面操作屏，系统由控制中心、传输网络和控制器等组成。由PLC主控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网络通信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，管控服务器通过以太环网及OPC/DDE/FTP接口协议与集中控制系统相连。带式输送机集中控制及监测系统工业以太网络配置如图2所示。

2.3现场总线加工业以太网网络方式

井下一般设备有：控制主站、控制分站和网络通信系统。其中井下控制部分由隔爆兼本安型自动化控制装置和保护传感器等组成。

与Profibus总线方式和工业以太网方式比较，这种方式利用网络结构中的现场总线网络作为井下带式输送机控制系统的底层网络，实施带式输送机及相关设备的实时控制及信号采集。信号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连接通信，实现远程集中控制。在这种方式下，接入网关可完成不同子系统现场总线网络的信息接入，通过对各子系统数据格式和通信协议分析，并转换成网络数据包的形式在工业以太网中传输，实现异构系统间统一的信息标准，实现信息共享交换。此外，接入网关可兼容多种现场总线网络，使带式输送机整个集控系统有较强的兼容性和扩展性。

3、系统功能

3.1总线方式和工业以太网方式的输送机控制系统功能

（1）结构形式采用以太网或标准现场总线与上级系统连接，支持OPC接口协议；系统内主控与各传感器及执行器之间采用标准现场总线或专用总线方式连接。

（2）主控设备采用接嵌入式计算机技术、PLC技术，具备图形显示功能、数据存储功能，并支持现场修改配置。

（3）控制策略支持上级系统的分级控制模式；自行组织且提供本系统的关键数据，接收、执行上级系统命令并返回执行结果；系统内运用分散；支持远程集群、本地流程、单台设备等控制的多种操作方式。

（4）完备的保护功能对各保护传感器的动作定位；可监测关键机电设备的运行参数及系统主要设备的运行状态。

（5）编程方式按工艺过程，以控制设备为对象实施配置、组态，不用编制专门程序，并支持多种电机驱动方式的控制。

3.2现场总线加工业以太网网络方式的输送机控制系统功能

（1）系统结构形式。没有对上级系统接口或具备简单网络／串行数据接口，配置上位机丰富的显示和存储功能，系统采用控制器一端口实线方式连接。

（2）主控设备本安型PLC及其专用控制器、隔爆型PLC及其专用控制器。

（3）控制策略对端口的集中控制方式，具备远程、就地、检修等多种操作方式。

（4）完备的保护功能：具有一定模拟量输入，可检测一些关键机电设备的运行参数。

（5）专业技术人员通过编程工具，面向端口的底层程序编制。并支持多种电机驱动方式的控制。

3.3故障自诊断功能。网络故障自诊断；PLC故障自诊断；传感器和信号线故障诊断等功能。

3.4多功能显示。有工况图显示，信息图显示和故障及保护显示等多种功能。

3.5控制模式

（1）远控地面集中控制。操作技术人员仅需在地面控制中心操作键盘或鼠标，控制井下输送机和给煤机的启、停及故障解除等，可通过计算机语音系统开车命令。

（2）就地控制。在检修或故障处理等需要时，技术人员可分别在输送机机头通过矿用隔爆兼本安型可编程控制器控制输送机的启、停。

（3）检修。由现场操作技术人员在各设备的就地操作箱上操作，启、停单台设备以便检修。

（4）后部闭锁。运用PLC带式输送机集中控制系统采集现场设备状态数据，节约电能，降低维修成本，达到安全、高效运转。