運輸子系統(tǒng)

一.1 系統(tǒng)方案設(shè)計

一.1.1 系統(tǒng)描述

皮帶生產(chǎn)集控系統(tǒng)的安全可靠與否直接影響礦井的經(jīng)濟效益。

皮帶生產(chǎn)集控系統(tǒng)可實現(xiàn)對各條皮帶機運輸系統(tǒng)的遙測、遙控、遙信，提高生產(chǎn)效率，降低事故率，減少故障處理時間、減少現(xiàn)場操作人員、提高經(jīng)濟效益。

我單位設(shè)計的皮帶生產(chǎn)集控系統(tǒng)采用先進的并行處理技術(shù)；操作方便、靈活、可靠性高，抗****能力更強。采用分布式控制結(jié)構(gòu)，保護功能齊全。具有皮帶跑偏保護、速度檢測，打滑和超速保護，急停閉鎖，堆煤檢測，溫度檢測，煙霧檢測和皮帶縱向撕裂保護等完善的檢測和保護功能，現(xiàn)場可編程功能及組網(wǎng)功能強，采用開放式編程軟件和開放式的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，可與綜合智能化及信息化系統(tǒng)實現(xiàn)匯接。

n 系統(tǒng)有集控，就地兩種控制模式，自動、手動、檢修三種工作方式；

n 可安全穩(wěn)定可靠的實現(xiàn)“逆煤流啟車，順煤流停車”

n 可顯示各皮帶、給煤機是否起停狀態(tài)，及大負載電機電流電壓及溫度。

n 具備完善的保護功能，如跑偏，急停，煙霧，撕裂，滾筒溫度等。

n 具備完善的語音報警功能。

n 系統(tǒng)可以通過地面集控室上位機對井下整個系統(tǒng)的運行情況進行監(jiān)控，及時了解設(shè)備運行情況及故障。

n 集控室上位機可對皮帶的各類采集數(shù)據(jù)進行存儲，可查詢半年以上。

n 數(shù)據(jù)通訊功能：在各控制單機內(nèi)都安裝有以太網(wǎng)通信模塊可實現(xiàn)各單機與主機間的通信，完成多條皮帶機的集中控制系統(tǒng)，并與上位機配接，通過OPC接口接入礦井智能化平臺等網(wǎng)絡(luò)

一.1.2 皮帶集控系統(tǒng)拓撲圖

主運輸監(jiān)控系統(tǒng)主要由上位機、PLC控制系統(tǒng)和皮帶保護傳感器組成，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如下：

1、上位機

本次不單獨設(shè)置上位機，利用綜合智能化平臺作為上位機來對整個系統(tǒng)進行管理。

2、PLC控制系統(tǒng)

PLC控制系統(tǒng)作為井下控制部分的核心，完成與皮帶機及其傳感器的信息交互傳遞，并通過其中的嵌入式工控機顯示整個系統(tǒng)的運行情況。在主井皮帶機頭配置一臺防爆PLC控制柜（內(nèi)含PLC控制系統(tǒng)作為主站），下山皮帶和一級皮帶機頭各配置一臺防爆PLC控制柜（內(nèi)含PLC控制系統(tǒng)作為從站）。從站和主站之間通過光纖連接，主站接入到就近的工業(yè)環(huán)網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸。

一.1.3 皮帶保護傳感器配置

傳感器布點原則：每條皮帶配置一個本安型速度傳感器、一個本安型膠帶縱向撕裂傳感器、礦用本質(zhì)安全型煙霧傳感器；本安型急停傳感器每隔100米布置一臺，本安型跑偏傳感器每隔100米布置布置一對；每條皮帶轉(zhuǎn)載機頭配置一個堵煤傳感器；皮帶沿線擴音電話每隔100米布置一個。

一.1.4 皮帶集控系統(tǒng)的技術(shù)性能

系統(tǒng)啟停流程

設(shè)備的起/停遵循的原則為：逆煤流啟動，順煤流停止。

控制模式

系統(tǒng)具有集控和就地兩種控制模式，集中自動、集中/就地手動和就地檢修三種工作方式。

控制原則為：以集控操作為主，異常情況時就地優(yōu)先停車。

集中操作方式可分為“集中—自動”及“集中—手動”兩種（與就地檢修模式互鎖）

“集中—自動”方式即通過礦用本質(zhì)安全型操作臺選擇開關(guān)和按鈕，結(jié)合礦用隔爆顯示屏，按照“逆煤流啟動，順煤流停止”的方式實現(xiàn)煤流的一鍵啟停車。也可以通過調(diào)度室計算機鍵盤和鼠標，結(jié)合工控機彩顯，一鍵啟停車（該模式設(shè)置了操作權(quán)限）

“集中—手動”方式即通過礦用本質(zhì)安全型操作臺選擇開關(guān)和按鈕，結(jié)合礦用隔爆顯示屏，實現(xiàn)對單臺設(shè)備的起?？刂啤Ｔ诖朔N方式下，設(shè)備之間的聯(lián)鎖關(guān)系可以方便地設(shè)定或取消。該方式主要用于設(shè)備的試運行，也可以作為正常生產(chǎn)時的補充操作方式。

就地控制模式

就地操作方式可分為“就地—手動”與“就地—檢修”

“就地—手動”通過就地控制箱上的按鈕，對單條皮帶進行自動啟動與停車，設(shè)備間的聯(lián)鎖在 PLC 控制箱上可以設(shè)定與解除。

“就地—檢修”該模式用來對單臺設(shè)備的單個操作機構(gòu)進行試運行來對設(shè)備進行維護修理。

控制特點

l 集中控制時皮帶機與給煤機閉鎖、搭接皮帶的前級皮帶與后級皮帶閉鎖。

l 就地控制時皮帶機能滿足點動、低速驗帶運行和正常生產(chǎn)運行等不同運行方式。

l 設(shè)備啟動前有聲光預(yù)警，預(yù)警信息通過擴音電話傳到各皮帶沿線。

l 某條皮帶出現(xiàn)故障時，煤流前設(shè)備立刻停止，防止堵煤，煤流后設(shè)備繼續(xù)運行，直到皮帶拉空，避免皮帶重載啟動。

l 主站與分站通訊受阻時能方便地轉(zhuǎn)換到就地運行狀態(tài)。

狀態(tài)顯示

l 設(shè)備信息顯示：具有驅(qū)動電機、制動閘的狀態(tài)顯示功能；電機電流和溫度顯示。

l 傳感器模擬顯示：皮帶速度，滾筒溫度，漲緊裝置張力大小，煤倉高度。

l 傳感器開關(guān)顯示：急停，跑偏，堆煤，煙霧，撕裂，擴音電話閉鎖等。

語音信號系統(tǒng)

l 皮帶關(guān)鍵崗位（點）都設(shè)有信號和語音系統(tǒng)。

l 開停皮帶時用信號聯(lián)系，設(shè)信號閉鎖，并有啟動預(yù)警。

l 當設(shè)備發(fā)生故障時，可播報具體故障，傳至沿線各擴音電話。

一.1.5 系統(tǒng)軟件的設(shè)計

顯示功能

在計算機屏幕上動態(tài)顯示全系統(tǒng)工況、主要保護、參數(shù)及每條皮帶運行的有關(guān)信息。在計算機屏幕上，同時實時顯示絞帶機和各種保護傳感器的工作狀態(tài)，如皮帶開機 。狀態(tài)及運行速度，拖動電機電壓、電流和功率等參數(shù)。在計算機屏幕上，同時實時顯示皮帶、給煤機的開停狀態(tài)和煤倉煤位高度。計算機屏幕上，同時顯示膠帶機的故障類型、故障發(fā)生時間及故障個數(shù)。

                        集控室顯示畫面

報警故障記錄

可顯示各子系統(tǒng)的報警信息、故障信息，操作信息，并可按單位、類型、持續(xù)時間、間隔和日期等進行組合查詢。

趨勢曲線

在一個坐標內(nèi)顯示多條曲線；可以放大曲線顯示；可以打印曲線；鼠標查看顯示曲線上每一點的數(shù)值和時間；可以用表格方式顯示曲線的相應(yīng)監(jiān)測數(shù)記錄，大小平均值等數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)管理

將生產(chǎn)數(shù)據(jù)分為班組、月度、年度生成報表；對設(shè)備運行數(shù)據(jù)及其他安全信息分類管理。

事件記錄功能

對所有涉及系統(tǒng)配置操作，對子系統(tǒng)實施控制的操作及一些重要的操作，系統(tǒng)都進行完整的記錄，包括：操作時間、操作者、操作碼及描述、節(jié)點名等。為系統(tǒng)的事故追憶及重演提供了重要的信息。

擴展功能

系統(tǒng)采用統(tǒng)一、標準的數(shù)據(jù)接口采集各生產(chǎn)單位監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，保證采集數(shù)據(jù)的準確性。接口數(shù)據(jù)具有實時性與可擴展性，滿足實時數(shù)據(jù)的要求，當監(jiān)測數(shù)據(jù)有增、減等變動時，應(yīng)自動反映到系統(tǒng)中。同時，可將各礦監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行專業(yè)級后處理，作為上一級信息網(wǎng)的信息源。

一.1.6 配置設(shè)備技術(shù)參數(shù)

1）礦用隔爆兼本質(zhì)安全型PLC控制箱

技術(shù)參數(shù)

l 額定輸入電壓：AC 127V

l 額定輸入功率：100VA

l 本安參數(shù)： Uo：12.5 VDC    Io：1.3A

Co：47μF       Lo：0.1mH

l 內(nèi)裝西門子PLC、通訊模塊、中間繼電器、觸摸屏，集控I/O輸入輸出點數(shù)單臺***可達300點并可擴展；

功能

l 控制箱具有多路開關(guān)量采集及顯示功能。

l 控制箱具有多路電壓輸出功能。

l 控制箱與控制箱之間可實現(xiàn)通訊功能：RS485信號，通訊距離1Km，傳輸速率9600bps，光纖網(wǎng)絡(luò)信號，通訊距離20KM(無中繼)

l 具有六位功能按鍵操作按鈕，通過這六個按鈕可對整條皮帶進行參數(shù)查詢、修改與操作。

l 就地參數(shù)設(shè)置：應(yīng)用控制箱本體門面上的六個控制按鈕，可對工控機組態(tài)界面進行參數(shù)設(shè)置；

l 遠程參數(shù)設(shè)置：可通過RS485通訊和光纖網(wǎng)絡(luò)方式對另一臺控制箱進行參數(shù)設(shè)置、修改以及查詢。

a) 結(jié)構(gòu)簡單

采用模塊化設(shè)計，便于用戶組態(tài)配置；DIN標準導(dǎo)軌安裝；集成的背板總線技術(shù)；更換模塊簡單，擴展靈活方便。

b) 功能強大

高速的指令處理；支持浮點數(shù)運算；方便用戶的參數(shù)賦值；診斷功能強大；還具有多級口令保護。

c) 通訊

具有多種不同的通訊接口，可以連接PROFIBUS總線、CAN總線和工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)，支持過程通訊和數(shù)據(jù)通訊；多點接口集成在CPU上，可以同時連接編程器、上位機、人機界面、變頻器等智能化控制系統(tǒng)。

2）礦用本安型擴音電話

l 具有打點、閉鎖、沿線擴音功能；

l 任一話機接受外部控制信號，與之連接的其他話機均能發(fā)出報警信號；

l 全封閉結(jié)構(gòu)，使用壽命長；

l 高防護等級的電纜插件，使安裝便捷可靠；

l 內(nèi)置的充電電池組，確保在外部供電中斷時，通信得以延續(xù)。

技術(shù)參數(shù)：

l 工作電壓: 13.5～18V DC

l 工作電流: ≤34mA

l 電話的語音聲強（1000Hz時）: 95dB（1m處）

l 語音失真度不大于: 15%

l 預(yù)警發(fā)生頻率: 1.5KHz

l 急停閉鎖方式: 按鈕式

l 防爆型式: 礦用本質(zhì)安全型

l 防爆標志為:ExibI

l 外殼防護等級: IP54

l 待機時間: 96h

l 通訊有效距離: ≤2km

l 外形尺寸: 360x180x140mm