井下皮带运输系统PLC控制自动化改造构想

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　　摘要：井下主运皮带系统在煤矿生产中起着举足轻重的作用，因为假如皮带运输机出现故障，全矿生产将停止。我局已建成井下环网，为井下运行运输系统自动化控制构建很好的平台。现提出改造构想，采用西门子S7-300PLC为核心进行自动化改造控制。
　　关键词：皮带运输机 自动化改造 可编程控制器（PLC）0 引言
　　主运皮带机是煤矿的中枢，一旦皮带机出了故障，将造成全矿停产。近年来，随着可编程控制器的发展，使它更好地服务于工业控制的需求。可编程控制器实质是一种专用于工业控制的计算机。可编程控制器与传统的单片机为核心的自动化控制相比，具有使用方便，扩展容易，抗干扰能力强，可靠性高等方面的优点。众所周知，工业自动化优势为精确测量、自动控制、实时监控、减少劳动力、避免人为危险场合操作等等。因此，自动化控制成为势不可挡的趋势。
　　海孜矿隶属于淮北矿业集团，海孜矿1号井拥有2条皮带共3000米。2011年上半年淮北矿业集团已经派出考察团对各矿的井下各系统进行摸底。现在我集团均完成井下环网的安装，为自动化作业提供了一个平台。原有控制系统全是针对各条皮带单独控制，而且每条皮带所处的环境有很大差异，其电控设备也有很大区别，给集控接入施工带来了很大困难。为此提出了每条皮带单独接入，由自动化设备分别控制，集中数据传至地面再由PLC 程序宏观控制的施工思路。
　　1、海孜矿井下皮带现状综述
　　海孜矿主斜井现状总结如下：①主暗斜井大倾角强力皮带机2005年12月安装投入使用，型号STJ－1000/3*200，带宽1m，带速2.05m/s，皮带机长度750m，巷道倾角0°~25°，运输能力400t/h，采用变频启动。②32大巷主运皮带机2012年3月安装，皮带型号为DTL100/50/2*200 ，带宽1m，带速2.5m/s，皮带机长度2000m，巷道倾角0°，运输能力500t/h，采用软启动，双传动滚筒驱动方式。
　　井下原有的皮带控制系统全是在现场单条控制，任意两条皮带之间无闭锁关系。皮带机司机开机时，要先点动，并发出信号，待观察没有异常情况时方可开机，投入运行。两条皮带相互之间靠电铃打点传递信息，人工控制皮带。为了方便自动化系统接入，现将所有皮带以煤仓为界限，划分为数个流程，同进一个煤仓的煤流所经过的皮带归为一个流程。
　　2、改造后自动化系统总体结构
　　自动化控制系统采用西门子S7-300PLC,主暗斜井采用矿用一般型控制柜，PLC柜主要实现对皮带运行的控制和保护。其中，主暗斜井皮带控制系统作为主站控制系统，III2 和86采区皮带运输机作为分站控制系统。PLC制系统图如下：
　　
　　
　　
　　
　　主站与从站均可由调度室直接集控或分别控制，如：集中控制方式和单机控制方式。现场环境复杂错综，为确保应对不同现场坏境与旧电控系统，自动化程序可以有不同的解决方案。其中各流程中的皮带可由程序进行闭锁控制，不同流程的皮带之间无闭锁关系。之所以这样设计的原因是，既可以保证皮带控制系统自动化程度的提升，也可以提高现场安全系数，减少资源浪费。
　　自动化改造实现操作过程中，会遇到许多问题。这其中最突出的一个难题就是：如何将这些陈旧的设备与自动化设备配合使用并且在施工过程中确保不影响企业的正常生产。
　　3、自动化系统的实现
　　整套皮带集控系统由集控中心、通信网络系统、控制分站、保护传感器及工业电视系统组成。下面分别阐述其作用：
　　集控中心负责整个系统的监测与控制。其中上位机系统负责操作员与现场设备进行信息交流与传递，操作员通过人机界面获取现场设备的信息，必要时向现场设备发出控制指令。
　　通信网络系统负责控制中心上位机与现场设备间的通信。系统用光纤作为传输介质，采用工业以太网进行数据传输。可将现场设备采集到的信息以及程序内部的信息传送到地面上位机管理系统，同时也可将上位机系统发出的控制指令传送到控制器。
　　控制分站由控制箱和操作台组成，该系统可根据需要来编写相应控制程序，实现具体的控制功能，负责实现各个皮带系统的就地手动、集控等功能。该系统在面对不同现场坏境的实际操作中，使用灵活，实用性高。
　　工业电视系统采用点对点方式用光纤把井下视频信号传送至地面，通过工业电视技术并结合计算机图像处理技术，实现现场信息的实时监视。
　　该系统可将生产实时监测数据存贮于生产实时数据历史数据库中，可实现历史回显、历史趋势分析、历史报表等综合分析，当你想保存某一报警事件信息以便检查分析其原因或向上级领导汇报工作，可将数据信息作为文本保存在计算机硬盘中。该系统为工作的总结和经验的积累提供了很好的资料收集。
　　系统工作流程为：井下或地面的集控室操作人员，通过上位机监控系统的起车预警按钮，使用语音系统通知井下人员要开皮带，随后就发出开车令。主站依照联锁关系自动给相应的皮带机分站发出开车指令，各分站接到开车指令后，按煤流顺序自动发出启动预警，紧接着起动相应电机，皮带开始起动。与此同时检测信号是否正常，并将信号传送到主站，一旦出现异常情况，即宣布起动失败，开始停车，并将故障原因反映到监控画面上。
　　4、自动化系统的优势：
　　①系统运行高安全性：皮带机的保护有：闭锁、跑偏、电机壳温度、烟雾、速度、洒水，纵撕、堆煤等。它优点是通过控制参数的设定既能避免瞬间动作造成的停机，又能及时的找出故障点，从而为生产赢得时间。②提高经济效益：高安全性，便于及时发现事故征兆，提前做好事故的预防，从而减少机电事故和成本投入。③改善工作条件：远方控制功能使操作人员在集控室就能完成对各条皮带机的启/停等控制，工作环境就得到了很大的改善。
　　5、结论
　　矿井自动化建设是煤矿发展的趋势，是提高矿井安全生产水平和企业市场竞争能力的重要途径。井下皮带运输系统自动化只是顺应时代发展的潮流。自动化系统的优势显而易见，协调好自动化系统与老旧电控系统，从而达到保证煤矿安全的同时提高经济效益。
　　参考文献：
　　[1]矿用直流传动钢缆皮带数字电控系统说明书，中国矿业大学传动控制设备厂
　　[2]耿文学，可编程控制器原理、使用及应用实例[M],北京:电子工业出版社,1990
　　[3]何巨兰等,电机与电气控制[M],北京:机械工艺出版社,2004
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