運輸子系統

一.1 系統方案設計

一.1.1 系統描述

皮帶生產集控系統的安全可靠與否直接影響礦井的經濟效益。

皮帶生產集控系統可實現對各條皮帶機運輸系統的遙測、遙控、遙信，提高生產效率，降低事故率，減少故障處理時間、減少現場操作人員、提高經濟效益。

我單位設計的皮帶生產集控系統采用先進的并行處理技術；操作方便、靈活、可靠性高，抗****能力更強。采用分布式控制結構，保護功能齊全。具有皮帶跑偏保護、速度檢測，打滑和超速保護，急停閉鎖，堆煤檢測，溫度檢測，煙霧檢測和皮帶縱向撕裂保護等完善的檢測和保護功能，現場可編程功能及組網功能強，采用開放式編程軟件和開放式的數據通信協議，可與綜合智能化及信息化系統實現匯接。

n 系統有集控，就地兩種控制模式，自動、手動、檢修三種工作方式；

n 可安全穩定可靠的實現“逆煤流啟車，順煤流停車”

n 可顯示各皮帶、給煤機是否起停狀態，及大負載電機電流電壓及溫度。

n 具備完善的保護功能，如跑偏，急停，煙霧，撕裂，滾筒溫度等。

n 具備完善的語音報警功能。

n 系統可以通過地面集控室上位機對井下整個系統的運行情況進行監控，及時了解設備運行情況及故障。

n 集控室上位機可對皮帶的各類采集數據進行存儲，可查詢半年以上。

n 數據通訊功能：在各控制單機內都安裝有以太網通信模塊可實現各單機與主機間的通信，完成多條皮帶機的集中控制系統，并與上位機配接，通過OPC接口接入礦井智能化平臺等網絡

一.1.2 皮帶集控系統拓撲圖

主運輸監控系統主要由上位機、PLC控制系統和皮帶保護傳感器組成，網絡拓撲結構如下：

1、上位機

本次不單獨設置上位機，利用綜合智能化平臺作為上位機來對整個系統進行管理。

2、PLC控制系統

PLC控制系統作為井下控制部分的核心，完成與皮帶機及其傳感器的信息交互傳遞，并通過其中的嵌入式工控機顯示整個系統的運行情況。在主井皮帶機頭配置一臺防爆PLC控制柜（內含PLC控制系統作為主站），下山皮帶和一級皮帶機頭各配置一臺防爆PLC控制柜（內含PLC控制系統作為從站）。從站和主站之間通過光纖連接，主站接入到就近的工業環網實現數據的遠程傳輸。

一.1.3 皮帶保護傳感器配置

傳感器布點原則：每條皮帶配置一個本安型速度傳感器、一個本安型膠帶縱向撕裂傳感器、礦用本質安全型煙霧傳感器；本安型急停傳感器每隔100米布置一臺，本安型跑偏傳感器每隔100米布置布置一對；每條皮帶轉載機頭配置一個堵煤傳感器；皮帶沿線擴音電話每隔100米布置一個。

一.1.4 皮帶集控系統的技術性能

系統啟停流程

設備的起/停遵循的原則為：逆煤流啟動，順煤流停止。

控制模式

系統具有集控和就地兩種控制模式，集中自動、集中/就地手動和就地檢修三種工作方式。

控制原則為：以集控操作為主，異常情況時就地優先停車。

集中操作方式可分為“集中—自動”及“集中—手動”兩種（與就地檢修模式互鎖）

“集中—自動”方式即通過礦用本質安全型操作臺選擇開關和按鈕，結合礦用隔爆顯示屏，按照“逆煤流啟動，順煤流停止”的方式實現煤流的一鍵啟停車。也可以通過調度室計算機鍵盤和鼠標，結合工控機彩顯，一鍵啟停車（該模式設置了操作權限）

“集中—手動”方式即通過礦用本質安全型操作臺選擇開關和按鈕，結合礦用隔爆顯示屏，實現對單臺設備的起停控制。在此種方式下，設備之間的聯鎖關系可以方便地設定或取消。該方式主要用于設備的試運行，也可以作為正常生產時的補充操作方式。

就地控制模式

就地操作方式可分為“就地—手動”與“就地—檢修”

“就地—手動”通過就地控制箱上的按鈕，對單條皮帶進行自動啟動與停車，設備間的聯鎖在 PLC 控制箱上可以設定與解除。

“就地—檢修”該模式用來對單臺設備的單個操作機構進行試運行來對設備進行維護修理。

控制特點

l 集中控制時皮帶機與給煤機閉鎖、搭接皮帶的前級皮帶與后級皮帶閉鎖。

l 就地控制時皮帶機能滿足點動、低速驗帶運行和正常生產運行等不同運行方式。

l 設備啟動前有聲光預警，預警信息通過擴音電話傳到各皮帶沿線。

l 某條皮帶出現故障時，煤流前設備立刻停止，防止堵煤，煤流后設備繼續運行，直到皮帶拉空，避免皮帶重載啟動。

l 主站與分站通訊受阻時能方便地轉換到就地運行狀態。

狀態顯示

l 設備信息顯示：具有驅動電機、制動閘的狀態顯示功能；電機電流和溫度顯示。

l 傳感器模擬顯示：皮帶速度，滾筒溫度，漲緊裝置張力大小，煤倉高度。

l 傳感器開關顯示：急停，跑偏，堆煤，煙霧，撕裂，擴音電話閉鎖等。

語音信號系統

l 皮帶關鍵崗位（點）都設有信號和語音系統。

l 開停皮帶時用信號聯系，設信號閉鎖，并有啟動預警。

l 當設備發生故障時，可播報具體故障，傳至沿線各擴音電話。

一.1.5 系統軟件的設計

顯示功能

在計算機屏幕上動態顯示全系統工況、主要保護、參數及每條皮帶運行的有關信息。在計算機屏幕上，同時實時顯示絞帶機和各種保護傳感器的工作狀態，如皮帶開機 。狀態及運行速度，拖動電機電壓、電流和功率等參數。在計算機屏幕上，同時實時顯示皮帶、給煤機的開停狀態和煤倉煤位高度。計算機屏幕上，同時顯示膠帶機的故障類型、故障發生時間及故障個數。

                        集控室顯示畫面

報警故障記錄

可顯示各子系統的報警信息、故障信息，操作信息，并可按單位、類型、持續時間、間隔和日期等進行組合查詢。

趨勢曲線

在一個坐標內顯示多條曲線；可以放大曲線顯示；可以打印曲線；鼠標查看顯示曲線上每一點的數值和時間；可以用表格方式顯示曲線的相應監測數記錄，大小平均值等數據。

數據管理

將生產數據分為班組、月度、年度生成報表；對設備運行數據及其他安全信息分類管理。

事件記錄功能

對所有涉及系統配置操作，對子系統實施控制的操作及一些重要的操作，系統都進行完整的記錄，包括：操作時間、操作者、操作碼及描述、節點名等。為系統的事故追憶及重演提供了重要的信息。

擴展功能

系統采用統一、標準的數據接口采集各生產單位監測監控系統的數據，保證采集數據的準確性。接口數據具有實時性與可擴展性，滿足實時數據的要求，當監測數據有增、減等變動時，應自動反映到系統中。同時，可將各礦監測系統的數據進行專業級后處理，作為上一級信息網的信息源。

一.1.6 配置設備技術參數

1）礦用隔爆兼本質安全型PLC控制箱

技術參數

l 額定輸入電壓：AC 127V

l 額定輸入功率：100VA

l 本安參數： Uo：12.5 VDC    Io：1.3A

Co：47μF       Lo：0.1mH

l 內裝西門子PLC、通訊模塊、中間繼電器、觸摸屏，集控I/O輸入輸出點數單臺***可達300點并可擴展；

功能

l 控制箱具有多路開關量采集及顯示功能。

l 控制箱具有多路電壓輸出功能。

l 控制箱與控制箱之間可實現通訊功能：RS485信號，通訊距離1Km，傳輸速率9600bps，光纖網絡信號，通訊距離20KM(無中繼)

l 具有六位功能按鍵操作按鈕，通過這六個按鈕可對整條皮帶進行參數查詢、修改與操作。

l 就地參數設置：應用控制箱本體門面上的六個控制按鈕，可對工控機組態界面進行參數設置；

l 遠程參數設置：可通過RS485通訊和光纖網絡方式對另一臺控制箱進行參數設置、修改以及查詢。

a) 結構簡單

采用模塊化設計，便于用戶組態配置；DIN標準導軌安裝；集成的背板總線技術；更換模塊簡單，擴展靈活方便。

b) 功能強大

高速的指令處理；支持浮點數運算；方便用戶的參數賦值；診斷功能強大；還具有多級口令保護。

c) 通訊

具有多種不同的通訊接口，可以連接PROFIBUS總線、CAN總線和工業以太網系統，支持過程通訊和數據通訊；多點接口集成在CPU上，可以同時連接編程器、上位機、人機界面、變頻器等智能化控制系統。

2）礦用本安型擴音電話

l 具有打點、閉鎖、沿線擴音功能；

l 任一話機接受外部控制信號，與之連接的其他話機均能發出報警信號；

l 全封閉結構，使用壽命長；

l 高防護等級的電纜插件，使安裝便捷可靠；

l 內置的充電電池組，確保在外部供電中斷時，通信得以延續。

技術參數：

l 工作電壓: 13.5～18V DC

l 工作電流: ≤34mA

l 電話的語音聲強（1000Hz時）: 95dB（1m處）

l 語音失真度不大于: 15%

l 預警發生頻率: 1.5KHz

l 急停閉鎖方式: 按鈕式

l 防爆型式: 礦用本質安全型

l 防爆標志為:ExibI

l 外殼防護等級: IP54

l 待機時間: 96h

l 通訊有效距離: ≤2km

l 外形尺寸: 360x180x140mm