--膠帶集控系統(tǒng)方案

1、膠帶集控系統(tǒng)方案襯膠帶集控系統(tǒng)方案 本方案設計過程中始終遵循系統(tǒng)應具 備可靠性、先進性、穩(wěn)定性、實用性原則，滿足現(xiàn)代化礦井對安 全生產(chǎn)調(diào)度的需要，最終為安全生產(chǎn)、調(diào)度指揮、科學管理提供 可靠的手段。1、斜巷帶式輸送機集控系統(tǒng)技術現(xiàn)狀目前，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領域的主戰(zhàn)場，為各種各 樣的自動化控制設備提供了非?？煽康目刂茟?。其主要原因， 在于它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方 案，適合于當前煤礦企業(yè)對自動化的需要，膠帶機集控系統(tǒng)與調(diào) 度電話系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)一起，構成一個完整的操作、調(diào)度、 監(jiān)視網(wǎng)絡，實現(xiàn)對整個井下運輸系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控。全國自動化程度較高的煤礦把

2、井下皮帶集控、工業(yè)電視、泄 漏通訊、選煤廠集中控制系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)（MIS）系統(tǒng)用網(wǎng)絡 綜合集成，極大的提高了生產(chǎn)、安全管理水平，達到較高的應用 深度。充分發(fā)揮現(xiàn)代煤礦生產(chǎn)裝備的效能，為煤炭企業(yè)髙產(chǎn)髙 效、減人提效、安全生產(chǎn)提供技術保障。2、工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)技術 現(xiàn)場總線是現(xiàn)今使用最廣泛的工業(yè) 控制技術，但現(xiàn)場總線最大的問題是標準太多，煤礦需要的是建 立統(tǒng)一、開放的網(wǎng)絡，各個不同公司的監(jiān)測監(jiān)控設備均能夠掛接 在這個網(wǎng)絡上傳輸，顯然，如果使用現(xiàn)場總線，用作連接傳感器 的設備級網(wǎng)絡還可以勝任，但作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹鞲删W(wǎng)絡，則無論 在傳輸速率上、傳輸距離和鏈路冗余等方面都不能滿足我們的需要，而且勢必使得井

3、下傳輸網(wǎng)絡由一個互 不兼容的多系統(tǒng)結(jié)構過渡到另一個互不兼容的多系統(tǒng)結(jié)構，這顯 然不符合煤礦建設現(xiàn)代化礦井、實現(xiàn)綜合自動化的需要。隨著Inter的迅猛發(fā)展，以太網(wǎng)已成為事實上的工業(yè)標準， TCP/IP簡單實用，為廣大用戶所接受。以太網(wǎng)在技術、速度和價格等許多方面都有著其它網(wǎng)絡無可 比擬的優(yōu)勢，隨著以太網(wǎng)性能的提高和解決以太網(wǎng)實時性問題的 技術不斷推出，將以太網(wǎng)應用于工業(yè)現(xiàn)場將是工業(yè)控制領域的必 然選擇。目前，工業(yè)以太網(wǎng)在地面上已經(jīng)有實際應用。國家煤礦安全 監(jiān)察局有關領導在新近舉行的制定煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)安全 條研討會上提出，使用工業(yè)以太網(wǎng)作為井下的主干傳輸網(wǎng)絡、 現(xiàn)場總線作為連接傳感器等現(xiàn)場設

4、備的網(wǎng)絡，應當是近期內(nèi)礦井 傳輸網(wǎng)絡的研究重點和建設方向?？梢灶A見、工業(yè)以太網(wǎng)將是未 來礦井寬帶通信網(wǎng)絡建設的必然選擇。在以太網(wǎng)進軍工控領域的過程中，各大現(xiàn)場總線組織都予以 高度重視，并紛紛出臺了自己的發(fā)展計劃。所以我們認為工業(yè)以 太網(wǎng)是礦井多媒體綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)絡系統(tǒng)的最佳選擇。3、核心設備選擇礦用隔爆兼本安型可編程控制器 現(xiàn)在用于工礦企業(yè)自動化 控制的PLC產(chǎn)品主要有：西門子的S7-200和S7-300,施耐德的 NEZA 和 TWID0 系列，GE 的 90Micro. OCS、VersaMax 系列，羅克 韋爾的MicroLogix系列等。因德國西門子公司生產(chǎn)的S7系列產(chǎn)品，以其產(chǎn)品眾多

5、，運行速度高、功能強、工作穩(wěn) 定可靠，一直被廣大煤礦采用。4、系統(tǒng)實施的必要性膠帶輸送機和輸送機已成為煤礦生產(chǎn)中非常重要的運輸設 備，它能否安全高效地運行，直接決定著礦井機電設備的開機率 和產(chǎn)量，而老式的膠帶傳輸方式，采用繼電控制，每條皮帶可以 獨立控制開停，系統(tǒng)分散，控制的靈活性差，且各皮帶的配置差 異較大，同時用人工操作，操作人員勞動強度大，運行效率低， 且易引起操作失誤，造成設備損壞，甚至人員傷亡，給礦上帶來 重大的損失。為此實現(xiàn)膠帶輸送機的集中控制就顯得更加必要。實現(xiàn)膠帶輸送機的安全效高效運行，不僅要有單部膠帶輸送 機（設備）的獨立控制分系統(tǒng)，更需要能夠控制和協(xié)調(diào)指揮各分 系統(tǒng)的主控機

6、，對主煤流集中控制、地面調(diào)度監(jiān)測監(jiān)控等環(huán)節(jié)進 行組網(wǎng)控制。這種以“地面控制為主，井下監(jiān)控為輔”的控制模 式是膠帶輸送機集中控制發(fā)展的重要方向。隨著計算機技術的飛速發(fā)展，各種膠帶輸送機保護傳感器功 能的不斷完善，世界先進采煤國家利用計算機控制技術、網(wǎng)絡技 術、光纖通信技術和傳感器技術，在地面實現(xiàn)對井下膠帶輸送機 的遠程集中控制，這種以“地面控制為主，井下監(jiān)控為輔”的控 制模式，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。針對煤礦的特點，根據(jù)減員提效、可靠先進的設計原則，我 公司研發(fā)的智能皮帶機集中控制與監(jiān)測系統(tǒng)是應用于礦山皮帶運 輸自動化的高科技產(chǎn)品，本系統(tǒng)是以煤礦安全規(guī)程為依據(jù)， 總結(jié)礦山運輸過程中所出現(xiàn)

7、的事故，本著安全性高、實用性強、 具有先進性的特點而研制開發(fā)的新一代綜合控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)為集化散型控制系統(tǒng)結(jié)構，用來實現(xiàn)多條膠帶機（設 備）的集中控制和監(jiān)測，目前國內(nèi)比較先進的皮帶集控系統(tǒng)可以 采用此模式，可實現(xiàn)包括順/逆煤流程序控制和運輸系統(tǒng)的優(yōu)化 控制。該系統(tǒng)完成，形成一個完整的操作、調(diào)度、監(jiān)視網(wǎng)絡，實現(xiàn) 對整個系統(tǒng)的控制、監(jiān)測，可實現(xiàn)提高生產(chǎn)效率、降低事故率， 減少故障處理時間、適當減少現(xiàn)場操作人員、提高經(jīng)濟效益。5、系統(tǒng)設計原則及依據(jù)1、設計方案根據(jù)丁家梁煤礦集中控制系統(tǒng)的技術要求而作 出；2、系統(tǒng)的開放性、可擴展性原則和方便管理、便于維護的原 則。4、產(chǎn)品設備確保集控系統(tǒng)的安全、可靠

8、、先進、高效運轉(zhuǎn)。5、系統(tǒng)設備符合丁家梁煤礦井下生產(chǎn)現(xiàn)場條，設計和所提供 的裝置符合以下最新版本標準和規(guī)范：煤礦安全規(guī)范和煤礦設計規(guī)范 爆炸性環(huán)境用防 爆電氣設備通用要求 爆炸性環(huán)境用防爆電氣設備本質(zhì)安全 型電路和電氣設備要求GBJ115-87工程設計規(guī)范 JB/T 5234-1991工業(yè)控制計算機系統(tǒng) 驗收大綱JB/T96269-1999工業(yè)控制計算機系統(tǒng)安裝環(huán)境條 MT/T154. 2-1996煤礦用電氣設備產(chǎn)品型號編制方法和管理方法 GB4208-1993外殼防護等級 MT209-1990煤礦通信、檢測、控制 用電工電子產(chǎn)品通用技術要求MT210-1990煤礦通信、檢測、控制用電工電子產(chǎn)

9、品基本試驗 方法GB3836. 1爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備6、項目主要內(nèi)容對丁家梁煤礦+440+350m斜巷帶式輸送機集控系統(tǒng)含膠帶機 PLC控制系統(tǒng)、帶式輸送機保護裝置和輔機控制系統(tǒng)等設備。針對以上實際，做以下主要設計及配置：隔爆兼本安型自動化控制保護裝置1套和PLC站一臺，用以 實現(xiàn)膠帶機及膠帶機輔助設備的運行狀態(tài)監(jiān)測、膠帶機保護及設 備就地遠程啟?？刂撇⒛z帶機相關信息集中采集并上傳至監(jiān)控 中心（膠帶機保護通訊及控制系統(tǒng)可實現(xiàn)膠帶機的保護、控制、 沿線通話、故障檢測、漢字顯示及語言報警等功能。采用modbus 或者TCP/IP通信，可以與外界計算機或其他采modbus或者 TCP/IP通

10、信方式的設備配接實現(xiàn)信息共享。）。在主井驅(qū)動機房設置一臺上位監(jiān)控計算機。實時監(jiān)測運行參 數(shù)。各監(jiān)控系統(tǒng)實時采集的生產(chǎn)工況參數(shù)，可以采用圖形、報表 的形式顯示系統(tǒng)的實時工況。同時可以實時過程控制。分析采集 的參數(shù)，由各系統(tǒng)自動完成過程控制，或由操作員操作控制。當 設備故障或模擬量超限時，生產(chǎn)監(jiān)測及管理網(wǎng)絡同步顯示故障設 備名稱。7.長膠帶機驅(qū)動控制系統(tǒng)優(yōu)化設計圖1為膠帶輸送機簡單丄藝圖，主要包括以下組成部分：膠 帶、帶、驅(qū)動滾筒和減速機、托棍機架、張緊裝置、驅(qū)動電動機 和驅(qū)動裝置、制動裝置、控制及保護裝置等，對于一般的物料輸 送系統(tǒng)，還應包括給料機、收塵器、溜槽、料庫等圖1膠帶輸 送機簡單工藝圖

11、8系統(tǒng)架構圖9系統(tǒng)方案配置9.1、主控裝置選型控制系統(tǒng)核心部分采用德國西門子公司的S7-300系統(tǒng)控制平 臺硬，配合監(jiān)控軟系統(tǒng)，可在就地調(diào)度室操作控制。系統(tǒng)具有與 礦井綜合自動化系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)接口，保證數(shù)據(jù)信息可上傳至礦調(diào)度 中心。S7-300平臺是機架式模塊化結(jié)構，由PLC機架、CPU電源模 塊、數(shù)字量I/O、模擬量輸入及其他功能模塊構成。根據(jù)系統(tǒng)控 制、監(jiān)測的信號量，再考慮到留有一定的裕量，系統(tǒng)CPU選用 315-2DP9. 1. 1系統(tǒng)配置1.控制主站系統(tǒng)及上位機系統(tǒng)在主井驅(qū)動機房配電室內(nèi)設 PLC控制主站，系統(tǒng)由PLC控制柜、機架、CPU、存儲器卡、電源 模塊、數(shù)字量I/O模塊、模擬量輸入

12、模塊、模擬量輸出模塊、通 訊功能模塊、UPS不間斷電源等構成。另設一臺上位機，一臺打印 機，操作臺。9.1.2 PLC系統(tǒng)采集及信號控制 完成對主電機、給煤機的控 制，實時監(jiān)控顯示膠帶機保護信號，并在接受到故障信號時加以 識別及時發(fā)出相應的信號。系統(tǒng)控制信號包括：CST系統(tǒng)起/停、急停、驗帶/慢動控制信 號；制動液壓站的起/?？刂菩盘?；給煤機的起/?？刂菩盘枺灰?壓拉緊裝置控制信號。系統(tǒng)狀態(tài)信號包括：輸送機運行狀態(tài)參數(shù)顯示；輸送機緊停 信號；輸送機滿速信號；CST警告及故障信號；制動液壓站敞閘信號；液壓拉緊裝置運 行和故障信號，張力正常信號，允許啟動信號；斷帶抓捕裝置運 行信號；井下煤倉的煤位

13、信號（模擬量420mA）；給煤機的運行 和故障信號；膠帶機保護裝置信號；電機溫度信號（模擬量 420mA） o帶式輸送機保護裝置完成對帶式輸送機運輸系統(tǒng)的實時監(jiān) 視，若有保護傳感器動作，該系統(tǒng)應立即向上一級系統(tǒng)發(fā)出相對 應信號，完成相應報警停車動作?？蓪崿F(xiàn)的保護功能包括：a.跑偏保護：一級報警，二級自動停車。b.縱撕保護：膠帶機縱向撕裂時，自動停車。C.堆煤保護：膠帶機堆煤時，自動停車。d.溫度保護:膠帶機主滾筒超溫時，自動停車。e煙霧保護:f.速度保護：膠帶機產(chǎn)生煙霧時，自動停車。膠帶機打滑時，自動停車。g. 拉線緊停保護：膠帶機側(cè)有雙向拉線開關，動作時膠帶機 自動停車。h. 灑水功能：根據(jù)

14、煙霧、超溫信號，自動控制灑水。i. 井下煤倉煤位保護：當倉位在下限時，啟動膠帶，開給煤 機；當倉位在上限時，給煤機自動停機。j. 聲光報警裝置：膠帶機啟動時發(fā)出電笛預警信號，啟動預告信號傳遞時間不應低于10sok. 故障報警裝置：膠帶機故障時發(fā)出電鈴信號10、系統(tǒng)特點10. 1、顯示功能豐富上位機采用win7系統(tǒng) 畫面采用西門子wincc7. 0組態(tài)，實時顯示沿線設備運行狀況、電機電流及電機超溫、沿線故障類型、 沿線故障性質(zhì)和具體位置。10.2、完善的報警功能帶有語音報警功能，報警的內(nèi)容可由用戶編輯，報警次數(shù)可 通過程序設置修改，報警的觸發(fā)可由用戶程序控制。10.3、完善的故障處理功能系統(tǒng)具有

15、自檢功能，當有故障時，控制機語音報警并且漢字 顯示故障，可以同時顯示多組故障，可以輕松查閱歷史故障。10.4、多功能擴播電話膠帶機配置帶閉鎖開關的多功能擴播電話，具有急停閉鎖、 沿線打點聯(lián)絡、啟動沿線預告、沿線語音擴播通話聯(lián)絡功能。電 話的聲音采用自動增益處理，失真度&lt；2dB,聲音清晰，響亮。 帶有充電電池，停電后可正常通話，待機不小于10小時。通過擴 展一塊接口板可實現(xiàn)調(diào)度室和皮帶沿線的直接通話。急停閉鎖采用拉電纜和急停按鈕方式，在控制機上具有故障 位置顯示功能。動作后具有程序自鎖，需人工復位。10.5、豐富的對外通訊接口系統(tǒng)配置2路RS485/M0DBUS通訊接口，可擴展以太

16、網(wǎng)接口。 可與全礦井自動化平臺無縫對接。10.6、更換備簡便采用標準化的元和模塊化的設備設計，以適合設備使用時更 換的需要。10.7、節(jié)省設備投資系統(tǒng)可以根據(jù)需要隨意配置本安非安開關量輸入輸出、頻率 量輸入接口，為用戶節(jié)省設備的投資。10.8、高穩(wěn)定性系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，保證生產(chǎn)連續(xù)性，可長時間工作。11、系統(tǒng)功能描述1現(xiàn)場可編程功能；1控制器完成對膠帶機/工作面設備啟停的控制，控制方式有：0遙控控制方式：通過可編程控制器RS485通訊由操作人員 遠程集中控制中心操作，實現(xiàn)設備流程起?；騿螜C起動；0自動控制方式：由現(xiàn)場操作人員在可編程控制器上完成操 作，通過“開停”按鈕實現(xiàn)所控設備的聯(lián)鎖起停；0手動

17、控制方式：由現(xiàn)場操作人員通過現(xiàn)場操箱作膠帶機各 設備單起單停；1上、下游設備的硬接點聯(lián)鎖；1電源箱帶有濾波器，抗波動能力強；1被控設備運行狀態(tài)動畫、漢字顯示；1皮帶運行速度顯示；1電機電流顯示；1沿線故障類型、沿線故障性質(zhì)和具體位置顯示；1完善的語音報警：0膠帶/工作面設備啟動前的語言報警；0膠帶/工作面設備停機時的語言報警；0膠帶/工作面設備保護動作時的保護語言報警；0膠帶/工作面設備沿線閉鎖急停時的語言報警；1沿線打點聯(lián)絡、啟動沿線預告、沿線語音擴播通話聯(lián)絡；1停電后可正常通話；1擴播電話通過增加一塊接口板（無要求則不配置）可實現(xiàn) 調(diào)度室和皮帶沿線的直接通話；1自動識別沿線總線類型的檢測設

18、備的類型、位置；1電纜采用井下專用屏蔽拉力電纜，通過拉動自身電纜或按 閉鎖按鈕均可實現(xiàn)拉線急停；1電纜采用不銹鋼快速接插，經(jīng)過鍍金處理，通過U型銷連 接，強度高，防護好；1檢測輸入信號：開關量、模擬量（標配2001000Hz頻率 量輸入口、oiooohz計數(shù)量輸入口，選配420mA輸入口）；1配置2路RS485/M0DBUS通訊接口，可擴展以太網(wǎng)接口?？?與礦井自動化平臺無縫對接；1程序更改以及參數(shù)調(diào)整時密碼保護功能；1膠帶/工作面設備急停保護：膠帶/工作面設備沿線配置急停閉鎖開關以及帶急停閉鎖開關 的多功能擴播電話。急停閉鎖開關動作后沿線聲光語音報警，停 止膠帶機運行，可編程控制上以文字的方

19、式顯示閉鎖位置，并且 不再允許啟動，需人工復位。1膠帶跑偏保護：膠帶配置KG1007A-2型跑偏開關，當一級跑偏動作時只報警 不停車，二級跑偏動作時報警并停車。能識別沿線跑偏故障的具 體位置。1膠帶打滑保護：當KG5007A（T）型光電速度傳感器連續(xù)15秒監(jiān)測到實際帶速 0. 8Vs>V>0. 3Vs時，實行打滑保護并報警，可選擇是否停機。1膠帶斷帶保護：當GVY-2型光電速度傳感器連續(xù)4秒監(jiān)測到實際速度V< 0. 3Vs時，實行斷帶保護并停機報警。1堆煤保護：膠帶卸處或機頭煤倉內(nèi)安裝一臺KGU1型物料探測傳感器，當 發(fā)生堆煤時，積煤觸及物料探測傳感器，使之發(fā)生傾斜，傳感器

20、動作并報警。1煙霧保護：膠帶驅(qū)動部位下風口處安裝一臺KGN1-B型煙霧傳感器，當膠 帶和滾筒打滑產(chǎn)生煙霧時，報警，并且控制電磁閥灑水。1溫度保護：配置GW40溫度傳感器實現(xiàn)溫度故障保護。也可根據(jù)客戶需求 選配專門檢測PT100的本安控制器來檢測電機預埋的PT100,超溫 時報警并停機。1灑水保護：當發(fā)生煙霧故障或者驅(qū)動滾筒超溫故障時，電磁閥自動灑 水。1膠帶縱向撕裂保護：卸處安裝一臺GVY-2K型縱撕傳感器，當發(fā)生縱斯故障時，控 制器報警并急停，能識別沿線縱向撕裂的具體位置。12保護主要設備的技術參數(shù)12. 1 KTK110-A礦用本質(zhì)安全型多功能擴播電話1電源： 外部充電：DC10V18V,

21、內(nèi)部供電6GNY0. 6Ah鎘鐮電池組。1報警信號：單音交替信號，低頻900IIz±1001Iz,高頻 950Hz±10011z,交替時間0.5IS 1打點信號：單音信號 90011z±100IIz1語音通話：擴播方式，半雙工1輸入信號：3路無源開關量輸入信號1輸出信號：1路無源開關量輸出信號 1帶有拉繩急停功能12.2 KHJ0. 05/16礦用本質(zhì)安全型急停閉鎖開關1動作行 程：11mm 1動作拉力：165N1復位力：2030N 1動作指示：紅色發(fā)光二極管指示1輸入信號：3路無源開關量輸入1 工作電壓：DC16V1工作電流：不大于50mA12.3 KG5007A（T）光速度檢測傳感器1工作電壓電流：DC1518V,不大于30mA；1輸出信號：方波（無源接點型）1頻率輸出：05V方波輸出，f二100XV 1其中f輸出頻率值，單位:Hz 1 V 膠帶速 度值，單位：m/s12.4 KGU1型物料探測傳感器1觸點容量：AC220V, 1A（電阻性負載）；1延時動作時間：0.460秒可調(diào)