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煤矿井下主煤流运输地面集中控制系统的应用
发布时间：2013-08-11 10:36 来源：未知
1、概述
目前，井下胶带机运输已成为我国高产高效煤矿输煤的主要工具，因而胶带输送机的自动化程度及安全运行在煤矿生产中占有重要的地位�？缶髅毫髟耸涫敲禾可痰闹匾槌刹糠�，其系统复杂，环节多、货流量大。国内外现代化煤矿生产实践证明，只有减少转载环节，消除煤流的停顿，实行不问断不停顿的连续运输，才能达到高产高效的目的。针对煤矿井下运输系统线路长、岗位多、联络环节多等特点，应用计算机控制技术、网络技术和现代通信技术，并辅以工业电视，实现地面对井下主煤流胶带输送机的远程集中控制。
2、系统结构
设计的主要原则是实现以地面控制为主，井下控制为辅的控制方式。该系统采用计算机集散式控制系统(DCS)，控制系统由地面远程集中监控中心、井下中心站、若干个控制分站和PROFIBUS网络组成。图像和数据采用光纤传输。地面控制中心由两台IPC工控机、大屏幕和一台触摸屏、打印机等组成。井下控制由多个控制分站组成。地面二台工控机采用冗余技术互为备用，井下控制分站采用西门子S7-300可编程控制器为核心的防爆兼本安KJD15型胶带机自动控制装置。
2.1系统概述
祁东煤矿隶属皖北煤电集团公司，设计能力年产150万吨原煤，现已达到年产200万吨原煤，是我国大型现代化矿井。随着矿井生产产量的不断提高和服务年限的增长，以及采区的进一步开拓布局，井下主强力胶带机和各采区胶带机需要延长或接力，井下煤炭运输90%是由采区胶带机直接转载到主运输胶带机。井下一420水平现有东翼和西翼两个方向强力胶带机运输系统，使用的胶带机均为强力胶带机，胶带宽度1000mm.胶带强度2000Kg／cm，胶带机运行速度为2.0m／s，运输能力1000t/h。其主煤橱e运输系统结构如图1所示．
2.2控制系统结构
集中控制分为地面控制中心和井下控制系统，地面主要设备包括；工业控制计算机、zll显示器、触摸屏、不间断电源、网络连接器等。井下主要设备包括：井下控制主站、井下控制分站、网络通讯系统。其中，井下控制分站由KJD15隔爆兼本安胶带机自动控制装置和保护传感器等构成。系统结构框图如图2所示．
3、数据通信与PROFIBUS网络
3.1传输介质
信息与图像采用光纤和双绞线进行传输。光信号通过矿用阻燃多模光缆无中继地从井下传输到地面。数据信息在井筒中传输通过光纤传输，井下采用双绞线传输。
3.2 PROFIBUS网络
井下控制主站通过信道与其他控制分站连接，构成基于DP方式的工业控制网络PROFIBUS网，该网络是一种完全开放式的网络。将胶带机自动控制装置所检测的现场信息上传给地面远程控制中心，同时通过该网络接收地面控制中心的控制指令。
3.3通讯单元功能
由可编程控制器和通讯�？楣钩傻木轮骺乜刂频ピ�，主要实现：地面控制中心和井下控制主机的通讯，与井下控制分站共同构成工业控制网络；并实现热备。向地面控制主机和井下控制主机传送各井下控制分站的实时数据。接收地面控制主机和井下控制主机发出的控制信号。
4控制系统冗余
4.1冗余结构
由地面两台工控机（大屏幕和触摸屏）构成系统冗余。由触摸屏主控，当触摸屏工控机发生故障时，将自动无扰切换至另一台工控机控制，并保持当前监控状态。
4.2热备
-在地面控制通讯信道故障或地面控制主机故障时，自动切换到井下主控制站执行远程控制。
·在地面触摸屏控制主机发生故障时，自动切换到地面大屏幕控制主机执行远程控制。
·在正常情况下，实现井下控制主机、地面大屏幕控制主机、地面触摸屏控制主机之间远程控制功能的任意切换。
-在进行以上三种切换操作时，实现控制信号无扰动。
4.3自动切换
当地面到井下信道传输中断时，将自动无扰切换至井下主控站进行控制，并将保持当前控制状态。
5、系统功能
系统除能自动实现胶带机控制的多种要求外，还可以利用触摸屏或鼠标器实现地面集中自动控制、井下集中自动控制和就地手动控制。实现自动控制时，计算机首先完成内部自检、沿线预警信号发布、执行胶带机开停及各种�；ず托藕诺淖酆洗�，系统具备故障状态下的紧急停车功能。
5.1操作控制
操作人员可在地面上位机采用不同方式控制各条强力胶带机的启动和停止�？刂品绞接腥郑�
(1)地面集中控制
在这种方式下，操作人员只需在地面控制中心操作触摸屏按钮或鼠标，控制井下各条胶带机和给煤机的起、停以及故障解除等。并且通过计算机语音系统向井下发布开车提示命令。
(2)人工就地控制
当地面控制中心或井筒信道出现故障时，操作人员可分别在各条胶带机头通过KJD15胶带机自动控制装置控制胶带机的起、停。
(3)控制方式变换
通过地面控制中心远程控制KJD15胶带机自动控制装置进行手／自动切换，完成集中控制与就地控制转换，使得二种控制方式互为备用、互相闭锁，提高系统的可靠性和灵活性。具有同煤流方向相互闭锁功能，实现逆煤流开，顺煤流停。
5.2图像显示
地面控制中心显示器具有丰富的画面和各种打印功能。画面采用组态三维动画显示方式，反映胶带机运行及传感器工作状态。显示内容包括：胶带机和给煤机开／停、煤位高低、电机电压／电流、环境温度、各种传感器动作状态等，并能显示上述参数的动态值、平均值、实时曲线、历史曲线等等。可以定时、分时、立即打印各条胶带机的运行参数、故障类型和发生的时间等。
(1)1况图
工况图动态显示整个系统所有胶带机、给煤机、转载胶带运行的工况，以及主要�；ぜ坝泄夭问畔�。
(2)控制操作图
图中含有一些控制按钮，通过“开�？刂�”、“停车”按钮可以进行胶带整翼开停、流程开停、单台开停选择，还可以选择给煤机的开停并且可以通过“故障解除”在复位按钮无法复位的情况下进行开车。
(3)故障及保护显示
同时实时显示胶带机和各种�；ご衅鞯墓ぷ髯刺�，显示胶带机的故障类型，分站之间通信是否异常。
(4)信息图
信息图显示地面、井下通讯状态，并显示由那台计算机控制。
(5)实时和历史趋势图
显示当前和过去一个时期所有电机电流、带速、煤仓煤位的历史曲线。
(6)报表图
图中包括数据表、报警预缆、历史趋势图、报表和历史查看按钮，可进行相关信息的查看。
5.3语音报警
可以实时显示报警类型，且有语音报警提示。报警类型主要包括：起、停车预告，烟雾、堆煤、跑偏、打滑、灭火洒水、温度和满仓等。
5.4历史查询
查看电机电流、电机温度、带速历史趋势图、相关数据报表显示和历史数据查询。
5.5综合�；�
系统具有胶带机低速打滑、机头堆煤、满仓、超温洒水、烟雾、滚筒超温、沿线急停和跑偏等多种保护。
5.6 KJDIS隔爆兼本安控制装置
KJD15装置具有联网和显示功能。该装置与各种传感器结合，使每条胶带机具有完善的�；ぜ嗖饧翱刂乒δ埽孟低郴箍梢杂肟缶扑慊低沉�。
