带式输送机集控系统应用分析.pdf

2019 年第 5 期2019 年 5 月 0引言 带式输送机作为井下安全生产所不可缺少的主要 运输装置，担负着井下原煤自回采作业面向地面的运 输，兼具运输量大、运输距离长、可连续运输等诸多 优点。在过去传统带式输送机的使用中，其电控系统 多选用“继电器接触器”的控制方式，这种控制方式 维护成本较高且稳定性差、作业效率偏低，已经无法 适应矿山生产的现代化需求。有鉴于此，将 PLC 控制 技术应用到带式输送机电控系统设计中，构建带式输 送机集控系统，通过运用现代化网络技术，从而实现 对井下各带式输送机的自动化控制和远程监控，这对 于保障井下生产的持续安全进行，推动矿山企业现代 化发展意义重大。 1系统设计要求分析 A 矿井下带式输送机铺设总长度为 1 300 m，设计 使用 8 条带式输送机，鉴于所使用的带式输送机设备 数量多，加之井下作业环境相对恶劣，为确保井下运 输作业的安全和稳定，必须对整个带式运输系统集控 系统进行优化设计。借助现代化 PLC 控制技术和网络 传输技术，实现对带式输送机运行的有效调控，同时 通过配套布设烟雾、跑偏、温度、急停、速度等保护 传感装置对设备运行状态进行实时监测和保护，最终 构成了功能完善且全面的保护控制系统[1]。图 1 所示即 为带式输送机集控系统构成示意图。 图 1带式输送机集控系统构成示意图 2系统总体设计分析 2.1硬件构成分析 带式输送机集控系统硬件构成组件主要包括 PLC 控制柜、计算机、DP 通讯电缆和 DP 接头。其中，PLC 控制柜采用自主设计方式，具备集中控制和机旁控制 2 种控制模式，主控站集中控制选用的 PLC 装置型号为 S7-300，分站机旁控制选用的 PLC 装置型号为 S7-200， 所有集中控制柜和单机控制柜间通过 DP 电缆连接[2]。 整个控制系统自上而下划分为 3 个层次，分别是管 理层、控制层和现场层。其中，管理层核心组件为工控 机，主要用于对带式输送机的集控功能进行全局管理。 工控机内部配有亚控组态软件，是整个系统的上位机， 通过该软件工控机便能够实时掌握输送机运行中的各 项参数，并根据数据分析结果对设备启动进行操控。控 制层核心组件为 PLC 装置，其通过 DP 电缆接收上位机 信号，并通过内部 CPU （中央处理器） 对输送机工作 信号进行分析处理。作业时，单机控制柜 PLC 装置仅 收稿日期2019-03-20 作者简介李鹏程，1990年生，男，山西洪洞人，2017年毕业于太 原理工大学安全工程专业，助理工程师。 带式输送机集控系统应用分析 李鹏程 （ 山西汾河焦煤股份有限公司回坡底煤矿，山西 洪洞 041600 ） 摘要 带式输送机是井下运输高效开展的基础性设备，确保作业人员实时了解井下带式输送机的运行状态，并远程 操控输送机至关重要。以此为着手点，在分析集控系统设计要求的基础上，从硬件构成和软件设计两方面对集控系统的 总体设计展开论述，希望能够为相关集控系统在其他矿井的应用提供借鉴与帮助。 关键词 矿井；带式输送机；PLC；集控系统；系统设计 中图分类号 TD634.1文献标识码 A文章编号 2095-0802-201905-0158-02 Application Analysis of Centralized Control System of Belt Conveyor LI Pengcheng Huipodi Coal Mine, Fenhe Coking Coal Co., Ltd. of Shanxi, Hongtong 041600, Shanxi, China Abstract Belt conveyor is the basic equipment to carry out underground transportation efficiently. It is very important to ensure that operators know the operation status of underground belt conveyor in real time and control the conveyor remotely. From this point of view, based on the analysis of the design requirements of centralized control system, this paper discussed the overall design of centralized control system from two aspects of hardware composition and software design, hoping to provide reference and help for the application of related centralized control system in other mines. Key words mine; belt conveyor; PLC; centralized control system; system design （总第 164 期） 实践运用 带式输送 机启停 拉紧装置 超温洒水 声光报警 上位机 PLC控制器 速度传感器 烟雾 纵撕 跑偏 防滑 拉绳 温度 急停 各 项 保 护 传 感 器 158 2019 年第 5 期2019 年 5 月 对各传感装置监测所得信号进行采集并传输至内部 CPU 进行处理，然后根据处理结果对外输出相应的操 控指令，实现设备控制；同时还会将分析所得数据传 输至 PLC 控制柜，将相关数据通过显示屏显示并接收 作业人员的操作指令。现场层构成组件为各种传感装 置，主要用于对输送机运行工况信息进行采集[3-4]。整 个系统的工作大体可划分为信号检测、逻辑分析、控 制输出等过程，其均可通过 PLC 实现自动控制。图 2 所示即为硬件系统结构示意图。 PROFUBIS-DP、DP.分布式外围设备。 图 2硬件系统结构示意图 上述系统的数据通讯选用 DP 总线电缆实现，其型 号为 6XV1830-0EH10，传输距离最远为 1 000 m，采 用实心铜线作为芯线，外层包裹铝箔和金属丝网进行 双层屏蔽，局部具有良好的抗干扰性。 2.2软件设计分析 带式输送机集控系统配套软件主要包括 PLC 系统 软件和上位机亚控组态软件，其中，上位机选用工业 计算机充当人机界面，计算机上配有 CP561 通讯卡并 通过标准网络接头与 DP 通讯电缆实现通讯，从而实现 对输送机的远程操控。同时，监控软件借助亚控组态 软件实现对输送机运行状态的多画面监测。 2.2.1PLC 系统软件 此次设计中，控制系统借由所编写的 PLC 程序对 系统设备实现自动化调控，完成多条带式输送机的运 输任务。其中，当通过软件进行 PLC 远程集中调控或 就地机旁调控时，均需要遵循以下运行原则当手动 或自动启动信号发出后，所有带式输送机按照逆料方 向一对一顺序启动；当手动或自动停止信号发出后， 所有带式输送机按照顺料方向一对一顺序停止。这里 进行逆料启动的目的在于有效规避输送带上的堆煤对 设备造成影响[5]。此外，所有带式输送机全部配设有电 气联动装置，运行时一旦某个或多个设备发生故障， 则立即借助联锁控制停止功能将故障设备及其上游设 备停止；而当出现重大安全事故 （ 严重跑偏、打滑、皮 带撕裂等） 时，电气联动装置会立即使系统中所有设 备停止，并点亮对应的指示灯且发出声光预警。图 3 所示即为 PLC 程序流程示意图。 图 3PLC 程序流程示意图 2.2.2上位机亚控组态软件 为有效实现对井下带式输送机的有效远程启停操 控，并实现对井下整个运输系统各组件运行状态的实 时监控，从而便于作业人员实时了解运输状况，需借 助上位机亚控组态软件。借助组态软件可以使得集控 系统具备人机界面交互功能，从而将井下带式输送机 各环节运行状态通过图文的形式实时显示。日常运行 中，井下作业人员仅需开启工控机，通过选择监控主 界面上的系统状态菜单栏，便可清晰地了解当前井下 整个带式输送系统启停状态、通讯状态、运行参数和 故障信息等。此外，通过选择主界面运行菜单下的界 面选项，还可了解具体某一条带式输送机的运行状态。 3结语 研究所提出的基于 PLC 技术和组态技术的带式输 送机集控系统，有效改善了以往带式输送机井下运输 控制中存在的沟通不畅、无法实时监控和自动化程度低 等不足，通过分布于各处的 PLC 传感装置和基于组态技 术的人机交互界面，作业人员能够实时了解井下带式输 送机的运行状态，并有针对性地开展调控工作，在大幅 提升井下运输效率的同时降低故障发生概率，促进了 矿井综合效益的提升，对矿井的现代化建设意义重大。 参考文献 ［1］ 刘彦廷.带式输送机集控系统的实践应用研究 ［J］ .山东煤炭 科技， 201810 145-146. ［2］ 姜涛.基于 PLC 的矿井带式输送机集控保护系统优化设计 ［J］ . 机械管理开发， 2018， 3310 222-223. ［3］ 李进朝.煤矿井下运输系统及集控系统研究与设计 ［D］ .西安 西安科技大学， 2018. ［4］ 冯凯， 陈冰.PLC 与变频器在井下带式输送机集控系统的应用 研究 ［J］ .时代农机， 2018， 452 130. ［5］ 寇文营.浅谈煤矿井下胶带输送机集控系统的应用 ［J］ .山东 工业技术， 20182 84. （ 责任编辑刘晓芳 ） 上位机 亚控组态王 集中控制 S7-300 管理层 控制层 PROFIBUS-DP PLC单机 控制柜 S7-200 PLC单机 控制柜 S7-200 PLC单机 控制柜 S7-200 现场层带式输送机1 带式输送机2带式输送机3 DP DP 集中控制柜 S7-300 PLC 自动 带式输送机8 手动 带式输送机7 带式输送机6 带式输送机1 停止上游 所有设备 停止上游 所有设备 停止上游 所有设备 停止上游 所有设备 故障 故障 故障 故障 Y Y Y Y Y N N N N 10 s 10 s 带式输送机 逆序启动 带式输送机 顺序启动 跑偏故障 撕裂故障 故障联锁 全线停止 李鹏程 带式输送机集控系统应用分析 159