1、前言
礦井運(yùn)輸是煤炭生產(chǎn)過(guò)程的重要組成部分，其系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜、環(huán)節(jié)多、貨流量大。高產(chǎn)高效礦井運(yùn)輸系統(tǒng)與裝備具有的主要特征是煤流運(yùn)輸連續(xù)化、設(shè)備大型化、監(jiān)測(cè)控制自動(dòng)化。20世紀(jì)80年代以來(lái)，輸送帶運(yùn)輸已成為我國(guó)高產(chǎn)高效礦井輸煤的主要工具，因而
輸送機(jī)的自動(dòng)化程度及安全運(yùn)行在煤礦生產(chǎn)中占有重要的地位，目前我國(guó)煤礦輸送機(jī)的控制仍以就地控制為主，這種控制方式不僅需要較多的人力，而且勞動(dòng)環(huán)境條件差，不具備對(duì)故障記錄及綜合分析等功能，各種保護(hù)信號(hào)只能就地顯示，不便于科學(xué)管理。為了提高系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，小康礦與唐山開誠(chéng)電器有限公司共同合作對(duì)井下主輸送機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)了由地面集控室進(jìn)行遠(yuǎn)程集中監(jiān)視和控制。該系統(tǒng)投入運(yùn)行后，取得了安全生產(chǎn)、節(jié)能降耗、提高效率和推動(dòng)現(xiàn)代化礦井建設(shè)的良好效果。
2、系統(tǒng)概述
小康礦井下主帶式輸送機(jī)系統(tǒng)由3臺(tái)
帶式輸送機(jī)組成，長(zhǎng)度分別為800 m、460 m、1 400 m。集控系統(tǒng)由隔爆可編程控制箱、本安現(xiàn)場(chǎng)操作箱、集控操作臺(tái)、上位機(jī)、各類現(xiàn)場(chǎng)傳感器構(gòu)成。PLC之間通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)。帶式輸送機(jī)設(shè)置了跑偏、沿線急停、速度、縱撕、煤位、溫度、煙霧、電流、載入保護(hù)等傳感器，這些信號(hào)接入PLC分站，由分站PLC進(jìn)行運(yùn)算處理，參加設(shè)備的聯(lián)動(dòng)和閉鎖。在機(jī)頭設(shè)置了超溫灑水裝置，由PLC對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)控制，此外，還與集控系統(tǒng)配套實(shí)施了語(yǔ)音選播調(diào)度電話系統(tǒng)和工業(yè)電視集中監(jiān)視系統(tǒng)。
3、網(wǎng)絡(luò)配置
集控系統(tǒng)采用目前最流行的2層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：控制層和管理層。控制層采用CC - Link網(wǎng)絡(luò)，管理層采用工業(yè)以太網(wǎng)。4個(gè)PLC分站選用日本三菱FX2N系列PLC，PLC主站選用日本三菱Q系列PLC，PLC主站一方面通過(guò)CC - Link主站模塊與4個(gè)PLC分站組成CC - Link網(wǎng)絡(luò)，另一方面通過(guò)以太網(wǎng)模塊與操作員站組成工業(yè)以太網(wǎng)，cc - Link網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)采用雙絞線，以太網(wǎng)傳輸介質(zhì)采用光纜。
(1)CC - Link網(wǎng)絡(luò)
CC - Link是控制和通訊鏈路的縮寫，它在實(shí)時(shí)性、分散控制、與智能機(jī)器通訊、RAS功能等方面在同行業(yè)中具有最新和最高功能，同時(shí)它可以與現(xiàn)場(chǎng)各制造廠家的產(chǎn)品相連，該網(wǎng)絡(luò)滿足了用戶對(duì)開放結(jié)構(gòu)與可靠性的嚴(yán)格要求，系統(tǒng)可連接最多64個(gè)遠(yuǎn)程I/O站模塊，最多42個(gè)遠(yuǎn)程設(shè)備站模塊，最多26個(gè)從站／智能設(shè)備站模塊：擁有在同行業(yè)中最快的通訊速度，所以當(dāng)需要高速應(yīng)答時(shí)它可以支持傳感器輸入及容許智能化設(shè)備進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的傳送，CC -Link系統(tǒng)還可以執(zhí)行與智能化設(shè)備間的瞬間信息傳送，CC - Link系統(tǒng)具備自動(dòng)在線恢復(fù)功能、待機(jī)主控功能、切斷從站功能、確認(rèn)鏈接狀態(tài)功能及測(cè)試和診斷功能，可以構(gòu)成具有高度可靠性的網(wǎng)絡(luò)。
(2)Q系列以太網(wǎng)
Q系列以太網(wǎng)為三菱公司最新推出的適合工業(yè)應(yīng)用的100 Mbps以太網(wǎng)，包括了標(biāo)準(zhǔn)的電子郵件通訊功能，信息能在世界各地進(jìn)行傳輸，容易配置遠(yuǎn)程監(jiān)視／控制系統(tǒng)，對(duì)于企業(yè)內(nèi)部互連網(wǎng)，F(xiàn)TP服務(wù)器功能和MC協(xié)議能方便地進(jìn)行程序的下載／上載，Q系列以太網(wǎng)支持TCP/IP協(xié)議。TCP協(xié)議保證個(gè)人計(jì)算機(jī)／工作站和通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接的PLC之間的通訊中數(shù)據(jù)的可信性和可靠性，并且可以同時(shí)在以太網(wǎng)模塊中與多個(gè)緩沖存儲(chǔ)器進(jìn)行通訊，通過(guò)使用序號(hào)、數(shù)據(jù)再次傳送功能和校驗(yàn)的步驟來(lái)保持?jǐn)?shù)據(jù)的可靠性。IP協(xié)議以數(shù)據(jù)報(bào)格式發(fā)送和接收通訊數(shù)據(jù)，可以分割和重新匯編通訊數(shù)據(jù)。
4、操作員站
操作員站采用1臺(tái)工控機(jī)，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與PLC系統(tǒng)相連，上位機(jī)運(yùn)行組成軟件組態(tài)王。組態(tài)王是在PC機(jī)上建立工業(yè)控制對(duì)象人機(jī)接口的一種智能軟件包，提供數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控，以及信息管理等功能。它支持真正客戶一服務(wù)器模式和Intemet/ln -tranet瀏覽器技術(shù)，并且是一種可伸縮的柔性結(jié)構(gòu)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大小，可以將不同站點(diǎn)設(shè)計(jì)成I/O服務(wù)器、報(bào)警服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、登錄服務(wù)器、校時(shí)服務(wù)器、客戶機(jī)等，在系統(tǒng)擴(kuò)展和變化時(shí)，有著極大的靈活性；組態(tài)王可與各種關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)縫連接，用戶可以全方位地獲取和存儲(chǔ)組態(tài)王數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，可以在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建和修改表、插入和刪除記錄，從而實(shí)現(xiàn)組態(tài)王和數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)交換，同時(shí)能將ODBC數(shù)據(jù)庫(kù)中大量數(shù)據(jù)以表格形式在組態(tài)王中顯示，可依據(jù)條件查詢、選擇顯示字段、同時(shí)打印查詢結(jié)果；組態(tài)王分布式報(bào)警系統(tǒng)提供多種報(bào)警管理功能，包括基于事件的報(bào)警、報(bào)警分組管理、報(bào)警優(yōu)先級(jí)、報(bào)警過(guò)濾、死區(qū)和延時(shí)設(shè)定等功能，以及基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程報(bào)警管理；組態(tài)王可以記錄應(yīng)用程序事件和操作員事件；報(bào)警和事件具有多種輸出方式；文件、數(shù)據(jù)庫(kù)、打印機(jī)和報(bào)警窗，歷史報(bào)警數(shù)據(jù)可直接記錄到ODBC數(shù)據(jù)庫(kù)中并用表格直接輸出。
5、系統(tǒng)的主要功能
(1)控制方式包括集控自動(dòng)、集控手動(dòng)、就地、禁起、檢修方式，使系統(tǒng)操作靈活、可靠，在集控方式下，所有設(shè)備的控制由操作員站完成。
(2)流程選擇在集控方式下，可根據(jù)工藝選擇運(yùn)輸流程，輸送帶啟動(dòng)按順煤流方向，并根據(jù)輸送帶速度、長(zhǎng)度延時(shí)開車，以縮短空載運(yùn)行時(shí)間；重載啟動(dòng)時(shí)，按逆煤流方向啟動(dòng)；系統(tǒng)停止或無(wú)煤時(shí)延時(shí)自動(dòng)停車。
(3)輸送機(jī)保護(hù) 在輸送機(jī)上按《煤礦安全規(guī)程》設(shè)置跑偏、打滑、撕帶、煤位、溫度、煙霧、載人等傳感器，當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，嚴(yán)重故障時(shí)緊急停車，有效地防止事故的發(fā)生和故障擴(kuò)大化。
(4)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 運(yùn)行中對(duì)電機(jī)的電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析，當(dāng)發(fā)生電流超限或突變時(shí)報(bào)警，嚴(yán)重時(shí)停車。
(5)信息處理功能操作員站人機(jī)界面友好，操作靈活方便，能夠直觀動(dòng)態(tài)模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，為操作員最大限度地提供各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)，設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)（故障率、故障時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間等）在計(jì)算機(jī)內(nèi)按月刷新，存儲(chǔ)0.5 a并能打印。
(6)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)功能 系統(tǒng)采用客戶一服務(wù)器模式和Intemet/lntranet瀏覽器技術(shù)，同時(shí)允許20個(gè)客戶在任何地方通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)服務(wù)器（操作員站），隨時(shí)了解、掌握帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的生產(chǎn)情況。集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)、礦領(lǐng)導(dǎo)、職能科室和礦調(diào)度員等管理層領(lǐng)導(dǎo)及人員在計(jì)算機(jī)上就可直接監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行情況，真正實(shí)現(xiàn)了信息化管理。
6、經(jīng)濟(jì)效益分析
實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)集中控制后，由于我們可根據(jù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)情況，靈活地采用順煤流和逆煤流開啟設(shè)備減掉了司機(jī)及放煤倉(cāng)人員。過(guò)去操作人員就地開啟時(shí)，為防止輸送機(jī)壓住現(xiàn)象，一律采用逆煤流，每天輸送機(jī)空運(yùn)時(shí)間累計(jì)為1 h，3條輸送機(jī)總裝機(jī)功率為1380 kW，現(xiàn)在我們采用順煤流自動(dòng)開啟設(shè)備后，節(jié)電23萬(wàn)余元，2a多時(shí)間可以收回用于集中控制的全部投資。
7、結(jié)語(yǔ)
經(jīng)過(guò)多次的運(yùn)行，實(shí)踐證明，該系統(tǒng)保護(hù)功能齊全、通訊速率快、網(wǎng)絡(luò)先進(jìn)、布線方便，有利于礦井減員增效、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、減少事故率、提高設(shè)備的使用壽命，實(shí)現(xiàn)了對(duì)井下帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的地面集中監(jiān)控，取得了安全生產(chǎn)、節(jié)能降耗、提高效率和推動(dòng)現(xiàn)代化礦井建設(shè)的良好效果。
相關(guān)輸送機(jī)產(chǎn)品：
1、
皮帶輸送機(jī)
2、
刮板輸送機(jī)
3、
斗式提升機(jī)
