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工业以太网在矿用带式输送机集控系统中的应用
发布时间：2013-06-17 08:12 来源：未知
煤矿运输系统中，经常采用多条带式输送机同时运煤，但是在这种运输系统中，一旦某一台输送机出现问题，其他带式输送机将陷于瘫痪状态，故需要对各输送机分别进行监视和协调控制。本文以潘三矿多条带式输送机集控系统为例，提出了一种基于先进的工业以太网技术的带式输送机远程集中监控系统，既保证了数据采集的实时性，又提高了矿井运输系统的安全可靠性和运输效率。
1、系统概述
潘三矿东翼大巷运输系统工程规模为：2台带式输送机，分别为东、西段输送机；2台给煤机。各设备情况如下：
东段带式输送机长度为1600 m，运量1850t/h，带宽1200 mm，带速3.5 m/s，采用CST驱动，驱动功率为3 x355 kW，供电电压6 kV；西段带式输送机长度为1555 m，运量1 850 t/h，带宽1 200咖，带速3.5 m/s，采用CST驱动，驱动功率4x355 kW，供电电压6 kV；给煤机功率为5 kW，供电电压660 V。东、西段输送机相搭接，西段输送机末端至煤仓，给煤机设置在东段输送机初始位置。东翼控制系统不仅要求实现东、西段输送机和给煤机的联锁控制及保护，而且要求在井口集控室能够远程控制各设备的启动、停止，并监测各设备的实时工作状态，对各设备实施必要的�；ぁ�
为了实现整个运输系统的集中和就地控制，在东、西段输送机的机头驱动部分，分别放置l台隔爆兼本安型控制箱和操作台，控制箱中安装有ABSLC500系列PLC．PLC中配置有以太网口；西段操作台上安装有隔爆兼本安型触摸屏，在井口集中控制室内设置监控管理工控机，两台PLC与工控机均通过MOXA交换机接人工业以太网，由于两条输送机运距长，为保证通讯质量，通讯介质采用矿用阻燃单模通信光缆。系统结构如图1所示。
2、系统硬件配置
潘三矿东翼大巷运输系统的东、西段输送机机头驱动部分分别放置l台AB SLC500系列PLC，CPU选用1747-L5518 5/05．该CPU自带以太网口，可方便地接人工业以太网。西段PLC不仅可直接控制西段输送机，而且可通过以太网接受上位工控机集控指令控制东段输送机及给煤机；东段PLrC除就地控制东段输送机和给煤机外，也可集控工作方式工作。东、西段PLC同时负责实时采集各自输送机设备的运行及故障状况，并通过以太网传送到地面集控室的工控机。
集控室工控机选用研华工控机，具有防尘、防震、抗电磁干扰，适应恶劣工作环境等特点。工控机上安装有组态软件MCGS和RSLogix 500编程软件，可以实时、生动地显示井下输送机的运行及故障状态，也可以对东、西段PLrC进行远程编程。
在西段操作台上安装有GP2000彩色触摸屏，触摸屏与西段PLC通过RS232相连，由PLC程序控制其画面切换，操作员只需通过操作台上的按钮即可翻看所需画面，方便井下工作人员了解东翼大巷运输系统的设备运行及故障状况。
3、系统软件设计
(1)工业以太网
以太网是一种总线型局域网，采用带冲突检测的载波侦听多路访问方式( CSMA/CD)进行数据传输。这种传输方式的原理是：一个站点要传送数据时，它首先监听信道（载波侦听），若此时信道有数据传输，则等待到信道空闲再传送数据；当同时有多个站点侦听到信道空闲并发出数据（多路访问）时，就会发生冲突，于是每个站点在发送数据的同时进行冲突检测，一旦发生冲突便立即停止数据传输，然后按照一定的算法退避一段时间来等待冲突平息，接着再侦听信道准备发送数据。以太网具有传输速率高、网络软件丰富、系统功能强、安装连接简单和使用维护方便等优点，它能适应严酷的工业现场温度、湿度、振动等环境参数的要求，具有很好的抗干扰性。潘三矿集控系统的数据传输主要采用工业以太网，并采用标准的TC P/IP通讯协议，实现东、西段输送机以及上位工控机之间快速、大量的数据传输。
(2) MCGS工业组态软件
MCGS是用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出等功能。
潘三矿上位机监控系统选用MCGS作组态软件，它通过以太网与现场PLC之间进行数据交换，在MCGS设备窗口内配置相应的设备构件，设备窗口配置如图2所示。系统在运行过程中，设备构件由设备窗口统一调度管理，通过通道连接向实时数据库提供从现场设备采集到的数据，实现对现场设备工作状态的实时监测和控制。通过MCGS系统主要实现了主画面、各带式输送机运行状态、操作西面、实时曲线、历史曲线、报警画面及报表数据显示等监视功能。主画面通过动画和实时数据生动直观地显示整个系统的运行情况；各带式输送机运行状态画面则以指示灯形式直观地表示出各输送机相关设备的运行及故障状态；操作画面可对设备进行远程起、停控制、紧急停车和故障复位等；实时曲线、历史曲线、报警画面和报表数据等分别以不同的方式监视系统过程数据，并可定期归档存盘。
(3)系统控制
潘三矿东翼大巷运输系统中东、西段两台PLC通过工业以太网相连，可实时进行数据交换，方便实现东、西段带式输送机及给煤机之间的联锁控制。整个运输系统的控制方式主要包含远控、集控、就地及手动4种方式。其中远控由集控室工控机发出系统控制指令；集控方式下西段PLC作为主控PLC，整个东翼运输系统的起、停和紧急停车指令由西段输送机操作台发出，各输送机按前、后级的流程要求自动开停，同时检测各个设备及�；ご衅鞯脑诵星榭觯⒔湓诵凶刺肮收贤ü蕴涓厥夜た鼗�；就地控制方式时，由东、西段输送机司机分别控制各输送机开、停，并有前、后级闭锁功能，所有保护均投入；手动方式下各设备的起、停均通过各自操作台上的按钮来完成，主要用于设备调试阶段，当控制核心发生故障时，亦可临时作为生产的应急措施。无论是哪种控制方式，整个系统的控制都必须遵循逆煤流启动、顺煤流停车的原则。正常停车时，给煤机须立即停止，带式输送机延时一段时间再停止，以保证输送带卸空。
本文以潘三矿东翼运输系统为例，介绍了工业以太网在多条带式输送机集控系统中的应用，实际运行表明，该系统设计合理、运行可靠、操作简单及便于维护。
