KZG-1型全矿井带式运输集中监控系统的研制与应用

摘要:介绍了基于PLC全矿井带式运输集中监控系统的功能、配置、点、设计以及应用效果，具有较好的应用前景。
关键词:集中监控;PLC; DH485网络
中图号:TD528; TP391

1 引言
煤矿企业的原煤主运输系统通常采用输送带运输。该运输系统承担着井下采掘面原煤运往地面储煤仓的重任，但存在着原煤运输战线长、生产环节多、工艺复杂、运输量不均衡、设备负荷变化大、频繁停车的弊病，造成用人多、电力损耗大，事故率居高不下。小屯矿全矿井输送带运输采用集中监控系统。该系统集控制、监视、监测、保护和管理为一体，实现了原煤运输系统整体自动化、智能化及控制与管理一体化。

2 系统监测对象和功能
2.1 系统的监测对象
包括6台给煤机、1台振动筛、1台破碎机和21台带式输送机，运输路线总长度为3120m，输送能力为300 t/h。共分为6个工艺流程，双生产线并联运行。
2.2 系统的主要功能
(1)多种操作方式。每台设备机头旁均设有就地操作控制箱，上有工作方式转换开关。控制方式有:集中联动、集中手动、就地联动、就地手动、禁起等方式，使系统操作灵活、可靠。在集中方式，所有设备由集控室操作员通过上位机操作。
(2)多种流程选择。在联动方式下，可根据工艺选择运输流程。选择顺煤流时，输送机启动按顺煤流方向，并根据输送机速度、长度延时开车，以减少运行时间，系统停止或无煤时延时自动停车;重载启动时选择逆煤流，按逆煤流方向启动。
(3)完善的输送机保护。在输送机上按《煤矿安全规程》规定设置跑偏、打滑、撕裂、煤位等传感器，当检测到故障时，系统进行报警，严重故障时紧急停车，有效地防止事故的发生和故障扩大化。
(4)主要带式输送机主滚筒和机头设置并联运行的双温度、烟雾传感器，并设置超温洒水装置。当检测到烟雾或超温时系统报警、设备停机并自动洒水。
(5)运行中对电机的电流进行实时监测分析，当发生电流超限或突变时报警，严重时停机。
(6)强大的信息处理功能，报警信息、运行参数、操作记录等信息自动形成标准格式的数据库文件，并在硬盘长期保存，供信息系统调用。
(7)集控系统与调度电话系统、工业电视系统一起，构成一个完整的操作、调度、监视网络，实现对整个系统的遥测、遥信、遥控。
3 系统配置
整个集中控制系统由上位机部分、PLC可编程序控制器部分、现场设备及传感器三大部分组成，另外，系统还应具有现场视频监视系统和选播语音通讯系统。
3.1 上位机部分
上位机部分主要由2台工控机、2台大屏幕显示器、打印机、不间断电源等组成。上位机安装在集中控制室内，正常工作时2台同时运行，互为备用，一台出现故障时，不影响系统的运行。配置为PIII一800型CPU/ 128M内存/40G硬盘/40速光驱/大屏幕监示器。上位机运行组态软件RSView32和通讯软件RSLinxo RSView32软件运行在Windows环境下，提
供数据采集、监控以及信息管理等功能。它使用一个开放型平台，支持ODBC,OLE,DDE和OPC标准，具有齐全的目标定位式(Object - Oriented)编程、报警、趋势图、事件检测、数据输人、通信等功能，支持具有1 500个外部标签的开放型数据库，是一种适应高速度和高可靠性要求的开放式组态软件。系统在RSView32平台上开发和运行，具有以下功能:(1)形象逼真的动态监控界面，操作灵活方便。(2)设备的状态实时显示，在集控方式下通过鼠标、键盘对设备进行操作。(3)设备运行故障和工艺参数异常，在监控上位机实时报警，并在计算机硬盘上永久记录。
(4)对电流等工艺参数自动记录，并显示实时的或历史的资料曲线。
3.2 PLC部分
本系统采用全分布式控制结构(见图1)，主控室位于地面。在地面和井巷中共设9个PLC控制站，1个总站(HSC),8个分站(CS1一CS8)，各站分别
配置CPU单元;在主控室设2台上位监控机，运行人机界面软RSView32。各PLC站与上位机之间通过工业局域网DH485联接。PLC控制站负责现场设备的数据采集和控制，通过上位机，可对整个系统的设备进行远程监视和集中控制。DH - 485通讯网络是由A一B公司推出的一种工业通讯协议，支持多达32个节点，无中继，单链路通讯距离达1 200 m，通讯速率9 600一19 200 by，可选。本系统建立了2个通讯链路，通过CS1一CS5及HCS的RS232通讯口建立了链路1，由CS6一CS8,HCS的DH485通讯口及上位机建立了链路2，在每个链路上各设一个中继器。通过数据通讯网络将各控制站联接成一个整体。

3.3 现场设备及传感器部分
(1)每台设备机头旁均设有就地操作控制箱，上有工作方式转换开关，控制方式有:集控(自动、手动)、就地和原系统等方式，使系统操作灵活方便。
(2)系统软件具有自诊断功能。
(3)在联动方式下，可根据工艺选择运输流程，输送机启动按顺煤流方向，并根据带速、长度延时开车，以减少运行时间;重载启动时，按逆煤流方向启动;系统停止或无煤时延时自动停车。
(4)长度大于30 m的输送机设置跑偏开关，长度小于50 m输送机在机头、机尾各设置一对跑偏开关，对于大于50 m的输送机，每隔50 m设置一对跑偏开关，一级跑偏用于故障报警，二级跑偏用于故障停车。
(5)所有输送机，均设置速度传感器，用于检测输送机打滑及超速等异常情况。

(6)主要带式输送机在给煤机或溜槽处加装输送带纵向撕裂保护，以防止有大型异物时使损坏输送带事故扩大化。
(7)在易发生堵塞的溜槽加装溜槽堵塞传感器，防止溜槽堵塞而损坏输送机。
(8)带式输送机所有滚筒设置温度传感器，实时检测滚筒温度。
(9)输送机每100 m设起动预警装置，设备启动前发出预警信号，提示有关人员立即远离设备。
(10)对所有电机的电流监测，运行中对电机的电流进行分析，并与速度传感器配合报告空载、重载、电机空转等状态。
(11)煤仓设置高低煤位传感器。
(12)当有故障发生时，系统同时发出声光报警，并在硬盘上记录。
(13)对需在现场试验的保护装置，现场安装试验反馈信号(电铃)，试验保护可靠时，发出声音信号。
(14)为解决双生产线同时运行时煤量的平衡问题，对其中一条生产线的给煤机使用变频器调节给煤量，减少重载停车次数。
(巧)在相应地点分别安装8台摄像机，组成工业电视系统，并在相应长度安装信号放大器，以保证信号清晰可靠。
(16)各操作点与集控室之间通过选播语音通讯系统进行联系，以保证各操作点现场情况的快速汇报与反馈。
4 控制原理及软件
本系统控制软件的开发工具采用RSLogix500软件。它提供了基于Windows的操作接口和丰富的指令集。DH一485网络采用RSLinx软件进行网络组态，实现网络通讯。控制软件采用梯形图编制，通过通讯网络由上位机下载到PLC中。PLC控制软件包括以下参数组态或功能模块:
(1)系统的基本参数组态，包括控制器型号、通讯信道组态、电源模块组态、1/0模块的组态等。
(2)系统安全处理模块，包括上电复位、系统自诊断、急停或事故处理等。
(3)块传输处理模块，控制站间的通讯采用块传输机制进行。
(4)模拟量处理模块，包括模拟量模块的组态、模拟量数据的量程变换运算等。
(5)电流参数处理运算，包括电机电流超限分析和突变分析。
(6)设备逻辑控制运算。
5 系统特点
(1)选用先进的美国ROCKWELL公司A一B品牌的MicroLogix1500可编程控制器。系统的实时性好，可靠性高，数据处理速度快。
(2)采用全分布式控制结构，系统具有较高的安全性，各站之间既相互独立又相互联系，局部出现故障，不会导致整个系统瘫痪。
(3)通讯网络速度快，距离远，可靠性高。
(4)界面直观友好，操作简便，功能齐全。
(5)由于采用远距离通讯网络，使布线更加方便，并大大减少电缆用量。
(6)维护方便，运行费用低。
6 结语
该系统投人后，运行2.5 a，工作正常。实现了提高生产效率、减少现场操作人员、提高设备安全性和经济效益等目标。因此，基于PLC的KZO一1型全矿井带式输送集控系统在煤矿企业具有较好的推广前景。
参考文献:
[I]国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程(2004) [ Ml.北京:煤炭工业出版社，2004.

作者简介:王海洋(1971一)，河南辉县人，工程师，1993年毕业
于焦作矿业学院矿业机械专业，峰峰集团公司小屯矿机电科科长，长
期从事机电管理工作.E一mail: Wanghaiyang19110@ sine. com. en.