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第 1期 2 0 1 1年 3月 水 力采煤 与 管道运 输 H Y D R A U L I C C O A L M I N I N G＆P I P E L I N E T R A N S P O R T A T I O N N o ． 1 M a r ． 20l l 基 于 S 73 0 0 P L C的皮 带集控 系统 张 丽君 开滦唐 山矿 业 分公 司 河北 唐 山 0 6 3 0 0 0 摘 要 基本 于 S 73 0 0 P L C的皮带集控 系统具有“ 四遥” 功能 ， 可 以实现“ 三种’ ’ 工作方式 ， 能将 各种保 护信号上传 至地 面调度 室 ， 实现设 备故 障集 中控制 、 预 警停机 。该 系统在 开滦唐 山矿 业公 司井下应用 中取得 了良好 效果 。 关键词 S 73 0 0 P L C皮带输送机集控 系统 中图分类号 T D 6 7 6文献标识码 B文章编号 1 0 0 60 8 9 8 【 2 0 1 1 O 10 0 3 2 0 3 0 引言 为提 高矿井皮带 运输 系统 生产效 率 ， 提 升安 全 生产管理水平 ， 需要 加大 对煤矿皮 带机进 行综 合 自动化 系统集成 。基于 s 73 0 0 P L C的皮带集 控 系统 采用 的是 P L C嵌 入式技 术 ， 上 位机 采用 嵌入式计算机。将矿井生产与安全作为一个整 体 进行 优化 运 行 、 控 制与 管理 ， 从 而 提高 生产 效 率 和安全水 平。 1 控制 系统构成及 功能 唐 山矿业 分 公 司 皮带 集 控 系统 是 以 西门 子 公 司的 S 73 0 0系列 P L C作 为主控 元件 ， 抗 干扰 能力强 ， 适应于井下 困难条件 ， 现场易 编程 、 易 扩 展 ， 免维护 ， 能够实现软 件控制 化 、 自动检 测系统 故 障等 。系统采 用多台 P L C组成数 据传输 网络 ， 达到不 同的规模控 制 ， 完成 一个 系统 内多条皮带 全过程 的监控 、 监测 ， 连 同地 面指挥管 理 中心 站 ， 构成一个完善 的监控 系统 。 该系统 由控制 系统 、 保 护系统 、 通讯 系统 、 视 频系统 、 软件管理 系统 5个部 分构成 。采用 分 布 式 网络结 构 ， 根据 功能不 同将 网络划分 视频 传输 网络 和控制 网络。 井上控 制 系统 由数 据 服务 器 、 操 作 员 站 、 工 程师站 、 环 网交换 机 、 防火墙 、 光 端机 和管理软 件 等构成 。井 下 控制 系统 由防 爆箱 、 控 制 台 、 防爆 电源箱 、 扩音 通 讯机 、 语 言告 警 器 、 防爆显 示 器 、 泄漏通讯设备 、 各种保 护传感 器等组成 。 控制 网络设置 在地 面调 度室 ， 在 井下按 运输 线的不 同而分别设置分控 主站 每 条线 1台 ， 在 每条运 输 线 的 各 条 皮 带设 置独 立 的控 制 分 站。 在每条运输 线 的 主站 可实 现 本线 所 有皮 带组 成 设备的起停 控制和运 行数据 监控及 显示 ， 本 线各 条皮带之间采用光缆进行连接传输数据 ， 传输方 式采用工业 以太环 网 ， 在分控 主站设 置 向地 面传 输 的光纤 以太 网环 网接 口。所 有控 制 设备 均 采 用隔爆或 隔爆 兼 本质 安 全型 结 构 。在 分 控 主站 可以对本线 所控 制 的所 有 皮 带进 行一 键 集 中开 车 ， 也 可以查询本线各条皮带 的设 备运行状 况。 通过 网络 可 以 完成 系 统 内皮 带 机 、 给煤 机 、 抱 闸 、 断带 抓 捕器 、 视频 摄 像 、 语 言 通讯 等 功能 ， 并实现全工作过程的遥控 、 遥调 、 遥测 、 遥信 ， 构 5 ． 2处理方法 在铁板限位 器前 加装 1 0 F i l m的 垫铁 ， 使 平 台 上 的轨道和斜巷 的轨 道成 一条直线 。 6使用效果 原来 普通平 台转 重车需 要 3台 8 t 绞车 ， 3人 操作 ， 1人指挥 ， 当操 作人 员经验 丰 富时 ， 需 要 至 少 1 0 m i n 。风 动转 车平 台使用 后 ， 只需 1人 观 山 兼操 纵风阀 ， 1人负 责 限位器 即可。完成 一 次转 车大约需 要 2 mi n 。 由此可见 ， 使用风动转 车平 台 3 2 后 ， 提 高 了生产 效率 ， 减 少 了绞 车 的投入 和摘 挂 钩次数 ， 没有车辆倾倒 的危 险 ， 增加 了安 全系数 ， 是今后很 有发展潜力 的斜巷辅 助运输 调向设 备 。 作者简 介 王艳 丽 1 9 7 2一， 女 ， 毕 业 于河 北理 工大 学 ， 开 滦钱 家 营矿 劳动服 务公 司 工程师 。 收 稿 日期 2 0 1 00 8一i 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1年 3月 张丽君 基于 s 73 0 0 P I c的皮带集控 系统 第 1期 成一个 完善 的控制 系 统 。对 井 下 运输 皮 带 系 统 进行远程集 中监控 ， 同时配 合工业 电视 系统进 行 安全图像 监视 ， 以确 保人 员及设 备 的安全 。操 作 员可在 中控 室终 端 上监 视 控 制运 输 皮 带生产 过 程 ， 完成对运输皮带生产及相关环节 的四遥 功 能 ， 实现矿井运输皮 带生产系统 的综合 自动化 。 2主运皮 带集控 系统 2 ． 1 皮带系统构成 开滦 唐 山矿 业 公 司 主运 皮 带 系 统 由 8 0 7 0 ／ 7 0 7 0 ／ 7 0 1 0 ／ 7 0 7 3及 8 0 7 0 ／ 7 0 7 0 ／ 7 0 0 0 ／ 5 0 2 0两 套 系统构成 。见 图 1 。 7 0 1 0 皮带 5 0 2 0 皮带 图 1 唐山矿业公司主运皮带系统结构 图 2 ． 2皮带集控及保护 系统要 求 皮 带 系 统 拟 分 8 0 7 0 ／ 7 0 7 0、 7 0 7 3 ／ 7 0 1 0及／ 7 0 0 0 ／ 5 0 2 0 3部分 ， 每两条 皮带 问实 现联 控 ， 3部 分 问实现集 控 ， 初期 以 7 0 7 3 ／ 7 0 1 0皮带 实施 。皮 带控制要求 实现正常 、 事 故 、 检修 3种控 制方式 ， 皮带保护要求 满足煤 矿安 全规程 规定 ， 必须有 现 场视频监视 系统 。 2 ． 3 系统 配置情况及实施方案 2 ． 3 ． 1 控 制要求 7 0 l 0皮带 两 个 给煤 点 相 互 闭 锁 ， 7 0 l 0皮 带 可单独运行 ． 7 0 7 3皮 带运 行 时 7 0 1 0皮带 必 须运 行 。 2 ． 3 ． 2 保护要求 该 系统 具 有超 速 、 打 滑 、 断带 抓 捕 、 堆 煤 、 超 温 、 烟雾 、 纵撕 、 洒水 、 张力下 降 、 跑 偏 、 拉 线 、 钢丝 绳皮带无损探 伤 、 大倾角 皮带 沿线 和双 向滚筒 防 止人员进人等保护 功能 ， 通 过 它可 以完成对 抱 闸 电机的起停控制 ， 并通 过对 起动 开关 的控制 完成 对 2台主电机 的起 、 停 控制 。 当有 故障 时发 出报 警声 ， 同时在控制 台上 也会 出现 各保护 信号 的汉 字指示 灯显示。 ①打滑 或 超 速保 护。用 速 度 传 感 器 检 测皮 带的速度及加速 度 ， 实现 超速 打滑保 护 。当皮带 打滑或超速时 ， 控制 台上有 相应 的故 障显示 并报 警 。 ②皮 带跑 偏 保 护 。皮 带 的跑 偏 保 护 靠 跑 偏 开 关检 测 ， 沿 皮 带 每 l O O m 安 装 1对 跑 偏 开 关 。 当皮带 跑 偏 时 传 感 器 动 作 ， 控 制 台上 有 故 障 显 示 ， 要求 显示 出跑偏 的具体位置并停 车 。 ③拉线 急 停 保 护。拉 线 开 关 用 于 控 制 急 停 蝴煤嘴 o 2 1 放 煤嘴 的闭锁 保 护 ， 沿 皮 带 每 隔 5 0 m安 装 1个 拉 线 开 关 。当拉线 开关 动 作 时 ， 控 制 台上 有 故 障 显示 ， 并伴有 音响报警 ， 紧急停 车。 ④纵撕保 护 。当皮带 发生 纵 向撕裂 故 障时 ， 传感器 动作 并发 出声 光报 警 信 号 。显示 屏 上 有 纵撕 的故 障显示 ， 并紧急停车 。 ⑤堆煤保 护 。当卸载 点发 生堆 煤 时 ， 传感 器 动作 ， 一级 堆 煤 时发 出报 警并 停 止 给煤 ， 二 级堆 煤 时紧急停车 。显示 屏上有堆煤 的故障显示 。 ⑥ 自动洒水 控制装 置 。系统 根据 温度 、 烟雾 等传感器提供 的信 号 ， 可 自动控 制该 设备 的起停 进行洒 水 灭尘 灭 火 。烟雾 传感 器 用 于 皮 带或 煤 有烟雾产 生时 向控制 台发 出报警 信 号 ， 并起 动洒 水装置 。温 度传感器用 于测 量滚 筒温 度 ， 当皮 带 打滑 时 ， 滚筒 与皮 带 摩擦 时 间 长 了容易 起火 ， 当 传感器检测 到过高温 度 ， 将它 转换 成 电压 信号 传 至 P L C， 根据 要 求 与 设定 值 进 行 比较 ， 从 而 控制 洒水 。 ⑦双 向 滚筒 防进 人 保 护 。当设 备 未启 动 或 正常运 转 时监 测 双 向辊 筒 部位 是 否有 工 作人 员 作业或 靠 近。 当监 测 到有 工作 人 员 作业 或 靠 近 时 ， 该装置 断 开 设备启 停控 制 回路 设 备禁 止 启 动或停车 ， 同时语音报警 并锁 定设备 ， 防止双 向 辊 筒部位绞人 事故的发生 。 ⑧在 7 0 1 0机 头设 置两 台 防爆 摄 像 头 ， 机尾 和中间落 煤 点 各 设 置 1台 防爆 摄 像 头 ， 在 7 0 7 3 机头 、 机尾各设 置 1台防爆 摄像 头 ， 在 7 0 1 0机头 的主站控 制台设置两 台 防爆显示 器 ， 在 防爆箱 内 设置两 台 四画面分 割器 ， 通 过显 示器 可 以方 便地 观察机 头 和机 尾 设备 的运行 情 况 。其 中机 尾 摄 3 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1年 3月 水力 采煤 与管道 运输 第 1期 像头 主要 用 于采集 张紧 绞 车和 落煤 点 皮带 的运 行情况 ； 机头摄像头 用于采集 机头 部位 和机头煤 仓或搭 接溜槽 的工 作情 况 。 由于 采 用光 纤 传输 图像 ， 使得 现场 的图像 实时 性更 强 ， 也 避免 了井 下复杂 电气环境下 的各种 干扰信号 。 在 7 0 l O机头主站 设置 了向地 面调度 室传输 视频信号设 备的安装 位置 ， 在 光端 机 防爆 箱 内安 装 2台 48的视频分 配器 和 1台 8路视频 光端 机 ， 将 8路视频 信号通 过 1台光端 机传 到地面调 度室 。 地 面监控 人 员可 以直 接对 井 下 情 况进 行 实 时监控 ， 不仅 能直观监视 和记 录井 下工作现 场 的 安全生 产 情况 ， 而且 能及 时发 现 事故 苗子 ， 防患 于未然 ， 也能 为事后分析 事故提 供有 关 的第 一手 图像 资料 。同时要 求 上 级有 关监 管 部 门可 以通 过 网络远程 查看进行 状况 ， 提 出整 改方法 。设置 在 主站的监 视器 可 以 通过 四画面 的按 钮 进行 切 换 ， 查看 任意 一个 摄像 头 所捕 捉 的画 面 ， 也可 以 同时显示 4个 画面。 2 ． 3 ． 3 工作方 式 ①手动控制为单个设备的起停， 包含闭锁关 系。系统 正常 起 动 时 ， 按 照程 序设 计要求 ， 当按 皮 带起 动按 钮 时 ， 皮 带先 起 动 ， 皮带 的正 常运 行 作 为给煤机 的起动条件 ， 即每 台设备 的运行 反馈 信号传人 P L C。 ② 自动控制 方式 为整个 系统 的起 停 ， 也包 含 闭锁关 系。按照程序设 计要 求 ， 当按 系统起 动按， 钮 时 ， 皮 带先 起 动 ， 皮带 正 常运 行 且延 时一段 时 间 ， 给煤 机再 起动 ， 每 台设 备 的运行 反馈 信 号也 传人 P L C 。 ③在选 择 自动或 手动 方式 时 ， 起动设 备前 要 先按下 “ 开 车预 警” 按钮 ， 在预警时间范 围内起动 设备 有效 。超过预警 时间后 自动报 警 ， 表示本 次 起动失败 。 ④设 备检 修 时 ， 打在 检 修 的位 置 ， 控 制 台上 有检修的显示 。 2 ． 3 ． 4 集 中控制方式 控制室操 作 司 机首 先 通 过起 车 预 警按 钮 以 语 音 方式 通 知人员 要 开皮 带 ， 然 后发 出开 车令 ， 3 4 主站按照联 锁 关 系 自动 给相 应 的皮 带机 分 站发 出开 车指 令 ， 各 分站 收 到开 车指 令后 ， 按 煤 流顺 序 自动发 出启 动预警 1 0～2 0 s 可 调 ， 然后起 动 相应 的 电机 ， 皮 带开 始起 动 ， 同时 监测信 号 是否 正常 ， 并将 信 号 传 送 到 主 站。一 旦 出 现 异 常 情 况 ， 即宣告起 动失败 ， 开始停 车 ， 并将 故障原 因反 映到显示屏 上 。 2 ． 3 ． 5 单机控 制方式 控 制室操作 司机 首 先通 过 起 车 预警 按 钮 和 皮带起 动按 扭配 合 适用 以语音 方 式通 知人 员 要 开 某条 皮带 ， 然后 有选 择 地发 出开车令 ， 分站 收 到 开车 指令 后 ， 按 联锁 关 系 自动发 出起 车预 告 ， 起 动相 应 的 电机 ， 皮带 开始 起 动 ， 同时监 测信 号 是否正常 ， 并将信 号传送 到主站 。 2 ． 3 ． 6 在皮带 的机头 和机尾分 别放 1台语言告 警器 ， 皮带起 动时 有 “ 皮 带起 动 ， 注 意安 全”的语 音提示 ， 提醒人们 注意 安全 。皮 带有沿 线扩音通 话功能 。每 5 0 m配 1台通讯 机 ， 当出现 故 障时 ， 可 以通过通讯机进行联 络。 3 使用效果 该系统初期投入 于开滦唐 山矿业公 司 7 0 7 3 ／ 7 0 1 0皮 带系统 ， 前期 能够实现 2套皮带就地检修 开车 、 联锁 手 动开 车 、 远程 集 中开 车 。以工 业光 纤 以太 网为骨 干网络 ， 监控 系统 能够 时时监测所 有设 备 的运 行情 况 ， 并 对皮 带 重点 部位 机头 、 喂 煤点 、 机尾等进 行可视 化监控 。计算机 对运行 中 所采集 的各 种数据进行 智能分 析 ， 对存 在 的安全 隐 患及 时报 警 、 停 机 ， 真 正达 到皮 带 系统 的人本 安全型管理 的 目的。 自 2 0 1 0年 2月投人 运行 以 来 ， 效果 良好 ， 各项保护 动作 可靠 ， 实现了“ 四遥” 功能 ， 节省 了人力 、 减少 不必要 的意 外停机 ， 确保 整个运输 系统节能高效运行 。 作 者简 介 张 丽君 1 9 8 1一 女 ， 河北唐 山人 ， 助理 工程 师 ， 大专 ， 开滦 唐 山矿 业分公 司技 术部 工作 。 收 稿 日期 2 0 1 00 62 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
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