煤礦井上下膠帶機集中控制系統(tǒng)

2025年3月1日煤礦井上下膠帶機集控系統(tǒng)趙云中國礦業(yè)大學信息與電氣工程學院子郵箱：2025年3月1日一、系統(tǒng)概述二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)三、系統(tǒng)功能與特點

四、系統(tǒng)應用內(nèi)容提要2025年3月1日一、系統(tǒng)概述〔1〕1.1、系統(tǒng)說明1.2、開展狀況1.3、接入模式1.4、國內(nèi)主要生產(chǎn)商1.5、效益分析2025年3月1日一、系統(tǒng)概述〔1〕膠帶輸送機和刮板機、轉(zhuǎn)載輸送機已成為煤礦生產(chǎn)中非常重要的運輸設(shè)備，它能否平安高效地運行，直接決定著礦井機電設(shè)備的開機率和產(chǎn)量，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(shè)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意義重大。使礦井高效集中生產(chǎn)，到達減員增效、降低本錢、運輸平安可靠、改善了工人工作環(huán)境，提高礦井整體生產(chǎn)水平。1.1、系統(tǒng)說明2025年3月1日一、系統(tǒng)概述〔1〕2025年3月1日一、系統(tǒng)概述〔1〕1.2、開展狀況2025年3月1日一、系統(tǒng)概述〔1〕1.2、開展狀況2025年3月1日一、系統(tǒng)概述〔1〕1.3、接入模式2025年3月1日一、系統(tǒng)概述〔1〕生產(chǎn)廠家規(guī)格/型號主要設(shè)備名稱徐州博林高新技術(shù)有限責任公司KJD14A礦用隔爆兼本安型主控站上海普昱礦山設(shè)備有限公司KXJ5-1140(660)礦用隔爆兼本質(zhì)安全型可編程控制箱天津唐山開誠電器有限責任公司KXJP-1可編程控制箱煤炭科學研究總院重慶分院KHP103K-Z礦用隔爆兼本質(zhì)安全型可編程控制箱天地科技股份有限公司常州自動化分公司KJ2001膠帶輸送機可編程電控成套裝置無錫市伊賽克電氣有限公司KJK-127礦用隔爆兼本安型可編程控制箱太原羅克佳華工業(yè)有限公司KJK660/127隔爆兼本安型可編程控制箱天津中煤電子信息工程有限公司KJF-13/5礦用本安型可編程區(qū)域監(jiān)控器常州聯(lián)力自動化科技有限公司KXH1-Ⅱ礦用本安型可編程控制器青島神宇自動化科技有限公司KTB-220礦用隔爆型可編程操作箱徐州華訊科技有限公司KJD21礦用本安型可編程控制器徐州中礦大華洋通信設(shè)備有限公司KXJ0.25/660/380/127礦用隔爆兼本安型可編程控制器徐州中礦大華洋通信設(shè)備有限公司KXJ0.25/660/220礦用隔爆兼本安型傳輸域控制器徐州中礦大華洋通信設(shè)備有限公司TH1-24本安型操作臺共計26個生產(chǎn)廠家，產(chǎn)品近40余種。1.4、國內(nèi)主要生產(chǎn)商2025年3月1日一、系統(tǒng)概述〔1〕共計26個生產(chǎn)廠家，產(chǎn)品近40余種。1.5、效益分析經(jīng)濟效益社會效益2025年3月1日一、系統(tǒng)概述〔1〕〔1〕減人增效由于實現(xiàn)了集中控制，井下膠帶機司機全部撤離，只配備巡檢工。井下膠帶機運輸將比為改造前減少3個崗點，3班9人，每人工資1.8萬元/年，年節(jié)約工資約16.2萬元。如考慮其他福利可節(jié)約20萬元?！?〕減少故障時間提高開機率由于系統(tǒng)具有完善的監(jiān)視和控制功能，提高了運行的可靠性，減少故障停機時間。開機率可達98%。每天按增加半個小時計算〔年產(chǎn)190萬噸〕：0.5*300t/小時＊190＊300＝855萬元?！?〕實現(xiàn)順煤流開車和集中控制連鎖改造后將現(xiàn)有的集中控制運輸系統(tǒng)，按照順煤流程序開車，將減少皮帶機空載運行時間。每臺皮帶機如果每天節(jié)約空載運行時間0.5小時，全年8條皮帶機將節(jié)約電能為：0.5H*300D*220KW*8=26.4萬度。1.5、效益分析—經(jīng)濟效益2025年3月1日一、系統(tǒng)概述〔1〕1.5、效益分析—社會效益2025年3月1日二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)根據(jù)現(xiàn)場實際情況，采用的集控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。利用光纖、電纜組成混合現(xiàn)場總線，實現(xiàn)對原煤系統(tǒng)集中監(jiān)控。集中控制系統(tǒng)主要由控制單元、遠距離通訊傳輸系統(tǒng)、工業(yè)電視單元、控制中心四局部組成。

2.1、控制單元2.2、遠距離通訊傳輸系統(tǒng)2.3、控制中心2025年3月1日二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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S7-300，三菱的FX系列和Q系列，施耐德的NEZA

和TWIDO系列，GE的90Micro、OCS、VersaMax系列，松下的MICRO-EH和EH系列，光洋的SM、SH和DL系列，富士的FLEX-PC與MICREX系列，歐姆龍的CQM，CPM1與CPM2C與C200系列，羅克韋爾的MicroLogix和CompactLogix系列，臺達的ES/EX和DVP系列，永宏的FBS系列等。

2.1、控制單元〔1〕2025年3月1日二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對于井下膠帶機集控系統(tǒng)的PLC編程控制器主要有西門子、三菱、歐姆龍、AB、GE等。日本的三菱、歐姆龍系產(chǎn)品單一、點數(shù)少、網(wǎng)絡擴展較差，主要針對中小型設(shè)備現(xiàn)場控制，在民用占有份額較大。德國西門子公司生產(chǎn)的S7系列產(chǎn)品，以其產(chǎn)品眾多，運行速度高、功能強、工作穩(wěn)定可靠，一直被廣闊煤礦采用。

2.1、控制單元〔1〕2025年3月1日二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1、控制單元〔1〕2025年3月1日二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前我公司有兩種礦用可編程控制器，其設(shè)備安裝簡單、接線方便、穩(wěn)定性高，可用于煤礦井下有瓦斯煤塵爆炸物危險場所，作為各種設(shè)備的自動監(jiān)測、控制裝置，也可作為冶金礦山、露天煤礦、港口碼頭、選煤廠、發(fā)電廠等惡劣環(huán)境中監(jiān)測控制裝置。

2.1、控制單元〔2〕KJD21礦用本安型可編程控制器KXJ0.25/660/380/127礦用隔爆兼本安型可編程控制器2025年3月1日二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

加拿大羅杰康公司和美國GEFNUC公司和我公司在煤礦自動化系統(tǒng)方面形成產(chǎn)品戰(zhàn)略聯(lián)盟，研發(fā)具有傳輸和控制為一體的綜合性可編程控制裝置及系統(tǒng)認證。

2.1、控制單元〔2〕KJ82煤礦綜合自動化系統(tǒng)TH1-24本安型操作臺BXD660/220隔爆型UPSKXJ0.25/660/220礦用隔爆兼本安型傳輸與控制器2025年3月1日二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1、控制單元〔2〕KXJ0.25/660/380/127礦用隔爆兼本安型可編程控制器2025年3月1日二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1、控制單元〔3〕控制電源輸入：AC660/380/220/127V本安開關(guān)量輸入：30路本安模擬量輸入：8路本安開關(guān)量輸出：10路通訊傳輸方式：RS485/以太網(wǎng)通訊傳輸速率：9.6Kbps/10Mbps通訊傳輸距離：不小于10km2025年3月1日二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

工業(yè)現(xiàn)場總線傳輸介質(zhì)和設(shè)備主要包括：光纖、雙絞線、集線器和網(wǎng)絡連接器等。2.2、遠距離通訊傳輸系統(tǒng)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)〔1〕2025年3月1日二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.2、遠距離通訊傳輸系統(tǒng)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)〔2〕2025年3月1日二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.2、遠距離通訊傳輸系統(tǒng)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)〔2〕2025年3月1日二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.2、遠距離通訊傳輸系統(tǒng)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)〔2〕2025年3月1日二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.2、遠距離通訊傳輸系統(tǒng)現(xiàn)場總線+工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)2025年3月1日二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

控制中心設(shè)置在皮帶調(diào)度指揮控制中心，通過工作站和工業(yè)電視對膠帶機及相關(guān)設(shè)施進行集中控制和監(jiān)視。組態(tài)軟件采用高端的iFix、InTouch等。可以與多種自動化設(shè)備及控制軟件集成，可形成需要的操作畫面、監(jiān)視畫面、控制畫面、報警畫面、實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線和打印報表等。

2.3、控制中心現(xiàn)場總線的接口2025年3月1日三、系統(tǒng)功能與特點3.1、控制模式3.2、故障自診斷3.3、多功能顯示3.4、語音功能3.5、保護功能2025年3月1日三、系統(tǒng)功能與特點3.1、控制模式集中自動：所有操作均應能通過主控室上位機軟件操作實現(xiàn)個各設(shè)備之間按工藝專業(yè)的要求在PLC控制下自動聯(lián)不鎖運行；集中手動：手動式分為聯(lián)鎖手動和解鎖手動;

ⅰ)聯(lián)鎖手動在上位機上進行操作，對已選擇好流程的設(shè)不備按聯(lián)鎖方式逆煤流一對一的啟動設(shè)備，按順煤流一不對一停機；

ⅱ)解鎖手動也在上位機上進行操作，此時無任何聯(lián)鎖關(guān)b

系，可啟停任何設(shè)備;

就地：在就地按鈕箱上操作，控制室對設(shè)備不起控制作用；模擬操作：系統(tǒng)僅做模擬顯示，供系統(tǒng)操作人員熟練掌握各不項操作過程；2025年3月1日三、系統(tǒng)功能與特點3.2、故障自診斷1)網(wǎng)絡故障自診斷。當網(wǎng)絡由于發(fā)生斷線、干擾等傳輸問題時，網(wǎng)絡會自動偵測到，并發(fā)出報警；2)PLC故障自診斷。PLC的掃描器和適配器發(fā)生故障時，系統(tǒng)會通過網(wǎng)絡的通訊情況判斷故障，并發(fā)出報警；PLC的I/O模塊發(fā)生故障時，CPU會通過I/O模塊的狀態(tài)位偵測到故障及故障內(nèi)容，系統(tǒng)會發(fā)出報警；3)傳感器和信號線故障診斷。模擬量的傳感器或信號線發(fā)生斷線故障時，PLC通過測量值判斷故障并發(fā)出報警。2025年3月1日三、系統(tǒng)功能與特點3.3、多功能顯示1)工況圖顯示顯示整個系統(tǒng)所有膠帶機、給煤機、轉(zhuǎn)載膠帶運行的工況，以及主要保護、煤炭產(chǎn)量〔需配備相關(guān)稱重設(shè)備〕有關(guān)參數(shù)信息；2)信息圖顯示實時顯示膠帶機、給煤機開/停狀態(tài)和煤倉煤位高度。如膠帶機開停狀態(tài)、檢修狀態(tài)及運行速度，拖動電機電壓、電流、開機時間、停機時間等參數(shù)；3)故障及保護顯示實時顯示膠帶機和各種保護傳感器的工作狀態(tài)，顯示膠帶機的故障類型，分站之間通信是否異常；4)歷史數(shù)據(jù)查詢電機電流、電機溫度、帶速、產(chǎn)量和瞬時流量歷史趨勢圖查看、相關(guān)數(shù)據(jù)報表顯示和歷史數(shù)據(jù)查詢2025年3月1日三、系統(tǒng)功能與特點3.4、語音功能皮帶運行操作或者出現(xiàn)事故異常，地面主控室通過語音系統(tǒng)給出語音報警提示信號。也可以實現(xiàn)開車前預警提示;3.5、保護功能符合煤炭平安規(guī)程對皮帶機保護的六項措施。系統(tǒng)具有膠帶機低速打滑、機頭堆煤，滿倉，超溫灑水，煙霧，滾筒超溫，沿線急停和跑偏保護;2025年3月1日三、系統(tǒng)功能與特點2025年3月1日三、系統(tǒng)功能與特點2025年3月1日四、系統(tǒng)應用4.1、皮帶集中控制主界面4.2、集中手動操作皮帶機4.3、集中自動開車操作4.4、集中手動開車操作4.5、井下皮帶信息圖2025年3月1日四、系統(tǒng)應用4.1、皮帶集中控制主界面〔1〕2025年3月1日四、系統(tǒng)應用4.1、皮帶集中控制主界面〔2〕