礦井運輸是煤炭生產過程的重要組成部分，其系統(tǒng)構成復雜、環(huán)節(jié)多、貨流量大。高產高效礦井運輸系統(tǒng)與裝備具有的主要特征是煤流運輸連續(xù)化、設備大型化、監(jiān)測控制自動化。20世紀80年代以來，輸送帶運輸已成為我國高產高效礦井輸煤的主要工具，因而輸送機的自動化程度及安全運行在煤礦生產中占有重要的地位，目前我國煤礦輸送機的控制仍以就地控制為主，這種控制方式不僅需要較多的人力，而且勞動環(huán)境條件差，不具備對故障記錄及綜合分析等功能，各種保護信號只能就地顯示，不便于科學管理。為了提高系統(tǒng)的自動化水平，小康礦與唐山開誠電器有限公司共同合作對井下主輸送機集中監(jiān)控系統(tǒng)進行改造，實現了由地面集控室進行遠程集中監(jiān)視和控制。該系統(tǒng)投入運行后，取得了安全生產、節(jié)能降耗、提高效率和推動現代化礦井建設的良好效果。
2、系統(tǒng)概述
小康礦井下主帶式輸送機系統(tǒng)由3臺帶式輸送機組成，長度分別為800 m、460 m、1 400 m。集控系統(tǒng)由隔爆可編程控制箱、本安現場操作箱、集控操作臺、上位機、各類現場傳感器構成。PLC之間通過通訊網絡相聯(lián)。帶式輸送機設置了跑偏、沿線急停、速度、縱撕、煤位、溫度、煙霧、電流、載入保護等傳感器，這些信號接入PLC分站，由分站PLC進行運算處理，參加設備的聯(lián)動和閉鎖。在機頭設置了超溫灑水裝置，由PLC對其進行自動控制，此外，還與集控系統(tǒng)配套實施了語音選播調度電話系統(tǒng)和工業(yè)電視集中監(jiān)視系統(tǒng)。
3、網絡配置
集控系統(tǒng)采用目前最流行的2層網絡結構：控制層和管理層。控制層采用CC - Link網絡，管理層采用工業(yè)以太網。4個PLC分站選用日本三菱FX2N系列PLC，PLC主站選用日本三菱Q系列PLC，PLC主站一方面通過CC - Link主站模塊與4個PLC分站組成CC - Link網絡，另一方面通過以太網模塊與操作員站組成工業(yè)以太網，cc - Link網絡傳輸介質采用雙絞線，以太網傳輸介質采用光纜。
(1)CC - Link網絡
CC - Link是控制和通訊鏈路的縮寫，它在實時性、分散控制、與智能機器通訊、RAS功能等方面在同行業(yè)中具有最新和最高功能，同時它可以與現場各制造廠家的產品相連，該網絡滿足了用戶對開放結構與可靠性的嚴格要求，系統(tǒng)可連接最多64個遠程I/O站模塊，最多42個遠程設備站模塊，最多26個從站／智能設備站模塊：擁有在同行業(yè)中最快的通訊速度，所以當需要高速應答時它可以支持傳感器輸入及容許智能化設備進行大量數據的傳送，CC -Link系統(tǒng)還可以執(zhí)行與智能化設備間的瞬間信息傳送，CC - Link系統(tǒng)具備自動在線恢復功能、待機主控功能、切斷從站功能、確認鏈接狀態(tài)功能及測試和診斷功能，可以構成具有高度可靠性的網絡。
(2)Q系列以太網
Q系列以太網為三菱公司最新推出的適合工業(yè)應用的100 Mbps以太網，包括了標準的電子郵件通訊功能，信息能在世界各地進行傳輸，容易配置遠程監(jiān)視／控制系統(tǒng)，對于企業(yè)內部互連網，FTP服務器功能和MC協(xié)議能方便地進行程序的下載／上載，Q系列以太網支持TCP/IP協(xié)議。TCP協(xié)議保證個人計算機／工作站和通過網絡連接的PLC之間的通訊中數據的可信性和可靠性，并且可以同時在以太網模塊中與多個緩沖存儲器進行通訊，通過使用序號、數據再次傳送功能和校驗的步驟來保持數據的可靠性。IP協(xié)議以數據報格式發(fā)送和接收通訊數據，可以分割和重新匯編通訊數據。
4、操作員站
操作員站采用1臺工控機，通過工業(yè)以太網與PLC系統(tǒng)相連，上位機運行組成軟件組態(tài)王。組態(tài)王是在PC機上建立工業(yè)控制對象人機接口的一種智能軟件包，提供數據采集、監(jiān)控，以及信息管理等功能。它支持真正客戶一服務器模式和Intemet/ln -tranet瀏覽器技術，并且是一種可伸縮的柔性結構，根據網絡規(guī)模大小，可以將不同站點設計成I/O服務器、報警服務器、數據服務器、登錄服務器、校時服務器、客戶機等，在系統(tǒng)擴展和變化時，有著極大的靈活性；組態(tài)王可與各種關系數據庫無縫連接，用戶可以全方位地獲取和存儲組態(tài)王數據到數據庫中，可以在關系型數據庫中創(chuàng)建和修改表、插入和刪除記錄，從而實現組態(tài)王和數據庫的數據交換，同時能將ODBC數據庫中大量數據以表格形式在組態(tài)王中顯示，可依據條件查詢、選擇顯示字段、同時打印查詢結果；組態(tài)王分布式報警系統(tǒng)提供多種報警管理功能，包括基于事件的報警、報警分組管理、報警優(yōu)先級、報警過濾、死區(qū)和延時設定等功能，以及基于網絡的遠程報警管理；組態(tài)王可以記錄應用程序事件和操作員事件；報警和事件具有多種輸出方式；文件、數據庫、打印機和報警窗，歷史報警數據可直接記錄到ODBC數據庫中并用表格直接輸出。
5、系統(tǒng)的主要功能
(1)控制方式包括集控自動、集控手動、就地、禁起、檢修方式，使系統(tǒng)操作靈活、可靠，在集控方式下，所有設備的控制由操作員站完成。
(2)流程選擇在集控方式下，可根據工藝選擇運輸流程，輸送帶啟動按順煤流方向，并根據輸送帶速度、長度延時開車，以縮短空載運行時間；重載啟動時，按逆煤流方向啟動；系統(tǒng)停止或無煤時延時自動停車。
(3)輸送機保護 在輸送機上按《煤礦安全規(guī)程》設置跑偏、打滑、撕帶、煤位、溫度、煙霧、載人等傳感器，當檢測到故障時，系統(tǒng)進行報警，嚴重故障時緊急停車，有效地防止事故的發(fā)生和故障擴大化。
(4)實時監(jiān)測 運行中對電機的電流進行實時監(jiān)測分析，當發(fā)生電流超限或突變時報警，嚴重時停車。
(5)信息處理功能操作員站人機界面友好，操作靈活方便，能夠直觀動態(tài)模擬現場設備的運行狀態(tài)，為操作員最大限度地提供各種生產數據，設備運行數據（故障率、故障時間、運行時間等）在計算機內按月刷新，存儲0.5 a并能打印。
(6)實時網絡功能 系統(tǒng)采用客戶一服務器模式和Intemet/lntranet瀏覽器技術，同時允許20個客戶在任何地方通過互聯(lián)網訪問服務器（操作員站），隨時了解、掌握帶式輸送機運輸系統(tǒng)的生產情況。集團公司領導、礦領導、職能科室和礦調度員等管理層領導及人員在計算機上就可直接監(jiān)視設備運行情況，真正實現了信息化管理。
6、經濟效益分析
實現輸送機集中控制后，由于我們可根據實現生產情況，靈活地采用順煤流和逆煤流開啟設備減掉了司機及放煤倉人員。過去操作人員就地開啟時，為防止輸送機壓住現象，一律采用逆煤流，每天輸送機空運時間累計為1 h，3條輸送機總裝機功率為1380 kW，現在我們采用順煤流自動開啟設備后，節(jié)電23萬余元，2a多時間可以收回用于集中控制的全部投資。
7、結語
經過多次的運行，實踐證明，該系統(tǒng)保護功能齊全、通訊速率快、網絡先進、布線方便，有利于礦井減員增效、減輕工人勞動強度、減少事故率、提高設備的使用壽命，實現了對井下帶式輸送機系統(tǒng)的地面集中監(jiān)控，取得了安全生產、節(jié)能降耗、提高效率和推動現代化礦井建設的良好效果。
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