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胶带输送机可视化集中控制系统的研究与应用
发布时间：2013-08-21 08:44 来源：未知
1、概述
胶带输送机系统是矿井煤炭运输的主要方式，目前我国煤矿井下胶带输送机的控制方式仍以人工就地控制为主，这种方式不仅需要较多的人力资源，而且工人劳动环境比较差，胶带输送机可视化集中控制系统的开发应用是现代煤炭企业为保障安全运输、降低运输事故、实现高产高效、提高煤矿现代化管理程度的一项重要工作。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，实行不间断不停顿的连续运输，才能达到高产高效的目的。
2、系统结构
设计的主要原则是，实现以地面控制为主，井下监控为辅的控制方式。系统采用集散式计算机控制系统(DCS)，控制系统由地面远程集中监控中心、井下若干个控制分站和PROFIBUS网络组成。地面、井下的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、打印机等组成．二台工控机采用冗余技术互为备用。井下控制由多个控制分站组成，采用可编程控制器为核心的防爆兼本安胶带机自动控制装置。
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单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，工业现场总线信息传输采用双绞线。
3.2 PROFIBUS网络
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�？楣钩傻木轮骺刂行目刂频ピ�，主要实现：与地面控制主机和井下控制分站的通讯；与井下控制单元共同构成工业控制网络。
4、系统功能
4.1操作控制
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。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。
4.2图像显示
地面控制中心显示器具有丰富的画面�；娌捎米樘允痉绞�，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。
显示画面主要包括：工况图、控制操作图、故障及�；は允尽⑿畔⑼�、实时和历史趋势图和报表图。
4.3语音报警
可以实时显示报警类型，且有语音报警提示、记录功能。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。
4.4历史查询
电机电流、电机温度、带速历史趋势图查看、相关数据报表显示和历史数据查询。
4.5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、软件
由于地面远程集控系统采用了不同种类工业自动化设备，因此在系统中安装了大量的与之相关的开发运行软件、组态软件和控制器编程软件。操作系统采用中文Windows 2000。
5.1组态软件
组态软件主要完成上位监控组态软件与控制器的通讯任务，进行数据采集和系统控制。通过数据与画面的有机组态，使得操作人员可以方便地通过监控画面对系统进行控制操作和有效的监测，实现对生产系统的实时监控。
组态软件采用人一机对话，交互填表方式，就可以完成各种工业监测，控制系统的软件研制工作，易于学习使用，构成系统快速简捷。同时充分考虑到功能的扩展，配有软件接口，以处理特殊的现场问题和要求。
5.2应用软件
采用Microsoft Visual Basic 5.0开发，通过组态软件数据库进行数据通信，获取生产数据，并相应开发各种生产数据报表。通过DDE方式与Fix组态软件数据库进行交换，获取运行数据，并相应开发各种运行数据报表，以文字、图表形式直观地在总控室显示，打印成各类管理报表。
程序结构清晰，易读、易调试、易推广，同时，高级语言具有强大的计算功能和图形功能，应用软件开发完备，可大大加快开发速度，并经过严格的软件测试，可靠性高。
6、可视化
所有矿井都使用了可视化工业电视系统。系统主要由工业摄像设备、操控设备、显示设备、传输设备、光缆等组成，完成视频信号的分配、控制切换和实时监控工作。
6.1系统结构
在控制室设立一面工业电视监视墙，由纯平彩色电视机和背投影大屏幕（或DLP图像显示器）组合而成，纯平彩色电视机分成两部分排列在大屏幕两侧，每侧各设置纯平彩色电视机。工业电视图像全部通过矿用阻燃多（单）模光缆无中继传输到地面控制室。
6.2特点
(1)建立适合于煤矿安全生产的光纤图像、数据传输信道，解决了电缆传输所带来的抗干扰效果差、不能远距离传输、误码率高等问题；
(2)特别是传输井下视频图像，清晰稳定，效果良好：
(3)频带宽、本质安全，无中继传输可达20Km以上；
(4)阻燃光缆重量轻、损耗低、耐水火、抗拉强度好，特别适合煤矿这样比较复杂的地质环境条件：
(5)井下各监控点图像通过网络传输到矿总控室、集团公司调度室及相关领导办公室，实现多级监控。
7、结束语
7.1使用效果
胶带输送机可视化集中控制系统在徐州矿务集团公司6对矿井推广应用后，地面远程控制系统运转正常，集团公司调度室和集团公司、矿相关领导在办公室能查看各矿监测点的生产运转过程，效果表现为：
(1)实现了地面远程集中控制。操作人员在地面总控室采用不同方式控制各条胶带输送机的远程启动、停止、复位和测试，且对给煤机进行点动操作和功能控制，实现逆煤流开、顺煤流停；
(2)各种保护齐全可靠，一旦出现异常，及时报警提示操作人员，进行语音通话，并可以查找故障点及故障类型；
(3)实时反映电机电流、温度、带速产量及瞬间流量；显示监视点运行状况、工况图、数据图、控制操作图、报表图、信息图、历史趋势图、实时趋势图、故障及�；ぃ⒋蛴∠喙赝急砗驮诵胁问�；
(4)通过和其它安全监测系统组网，具有联网和扩展功能：
(5)采用冗余技术，采取双机热备用，防止了系统数据的丢失和失控；系统突然掉电，具有提供2小时以上的连续供电的掉电�；ぃ�
(6)软件运行效率高，易操作，运行稳定。
7.2经济和社会效益分析
(1)由于实现了可视化集中控制，胶带输送机司机全部撤离，只配备巡查工，6对矿井的胶带输送机系统可减少操作司机146人，每人按工资1.3万元／年计算，年节约工资15038万元。
(2)集控系统的投入使用，由于有完善的监测、监视功能，提高了运行的可靠性，解决了人工操作所存在的各类隐患，使胶带机的开机率明显提高，故障率明显减少，真正达到减人提效的目的，产生了显著的直接经济和效益。
(3)通过工业控制计算机等多种先进的技术手段并辅以工业电视，提供了完善的监控手段，操作人员能实时掌握胶带机的运行工况，充分保证了煤流运输的连续性和安全可靠运行。
(4)达到了高起点、高技术、高质量、高效益、高效率的目标。具有先进的技术水平，有较强的代表性。
