煤矿井上下胶带机集中控制系统

2023年11月10日煤矿井上下胶带机集控系统赵云中国矿业大学信息与电气工程学院子邮箱：2023年11月10日一、系统概述二、系统结构三、系统功能与特点

四、系统应用内容提要2023年11月10日一、系统概述〔1〕1.1、系统说明1.2、开展状况1.3、接入模式1.4、国内主要生产商1.5、效益分析2023年11月10日一、系统概述〔1〕胶带输送机和刮板机、转载输送机已成为煤矿生产中非常重要的运输设备，它能否平安高效地运行，直接决定着矿井机电设备的开机率和产量，且各皮带的配置差异较大，同时用人工操作，操作人员劳动强度大，运行效率低，且易引起操作失误，造成设备损坏，甚至人员伤亡，给矿上带来重大的损失。为此实现胶带输送机的集中控制意义重大。使矿井高效集中生产，到达减员增效、降低本钱、运输平安可靠、改善了工人工作环境，提高矿井整体生产水平。1.1、系统说明2023年11月10日一、系统概述〔1〕2023年11月10日一、系统概述〔1〕国外带式输送机技术的开展很快，一方面是带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；另一方面是带式输送机本身的技术与装备有了巨大的开展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型带式输送机已成为开展的主要方向，其核心技术是开发应用于了带式输送机动态分析与监控技术，提高了带式输送机的运行性能和可靠性。1.2、开展状况2023年11月10日一、系统概述〔1〕国内生产制造的带式输送机的品种、类型较多。在“八五〞期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备〞工程的实施，带式输送机的技术水平有了很大提高，井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产吕开发较大进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白，并对带式输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置。1.2、开展状况2023年11月10日一、系统概述〔1〕煤矿井上/下胶带机集中控制是以现场总线技术，采用远程分布式控制结构来监控井上/下胶带机运行的集控系统。随着工业以太网广泛应用，现场总线+工业以太网网络结构成为皮带集控的开展趋势。地面实现对井下胶带输送机的远程集中控制，以“地面控制为主，井下监控为辅〞的控制模式。1.3、接入模式2023年11月10日一、系统概述〔1〕生产厂家规格/型号主要设备名称徐州博林高新技术有限责任公司KJD14A矿用隔爆兼本安型主控站上海普昱矿山设备有限公司KXJ5-1140(660)矿用隔爆兼本质安全型可编程控制箱天津唐山开诚电器有限责任公司KXJP-1可编程控制箱煤炭科学研究总院重庆分院KHP103K-Z矿用隔爆兼本质安全型可编程控制箱天地科技股份有限公司常州自动化分公司KJ2001胶带输送机可编程电控成套装置无锡市伊赛克电气有限公司KJK-127矿用隔爆兼本安型可编程控制箱太原罗克佳华工业有限公司KJK660/127隔爆兼本安型可编程控制箱天津中煤电子信息工程有限公司KJF-13/5矿用本安型可编程区域监控器常州联力自动化科技有限公司KXH1-Ⅱ矿用本安型可编程控制器青岛神宇自动化科技有限公司KTB-220矿用隔爆型可编程操作箱徐州华讯科技有限公司KJD21矿用本安型可编程控制器徐州中矿大华洋通信设备有限公司KXJ0.25/660/380/127矿用隔爆兼本安型可编程控制器徐州中矿大华洋通信设备有限公司KXJ0.25/660/220矿用隔爆兼本安型传输域控制器徐州中矿大华洋通信设备有限公司TH1-24本安型操作台共计26个生产厂家，产品近40余种。1.4、国内主要生产商2023年11月10日一、系统概述〔1〕共计26个生产厂家，产品近40余种。1.5、效益分析经济效益社会效益2023年11月10日一、系统概述〔1〕〔1〕减人增效由于实现了集中控制，井下胶带机司机全部撤离，只配备巡检工。井下胶带机运输将比为改造前减少3个岗点，3班9人，每人工资1.8万元/年，年节约工资约16.2万元。如考虑其他福利可节约20万元。〔2〕减少故障时间提高开机率由于系统具有完善的监视和控制功能，提高了运行的可靠性，减少故障停机时间。开机率可达98%。每天按增加半个小时计算〔年产190万吨〕：0.5*300t/小时＊190＊300＝855万元。〔3〕实现顺煤流开车和集中控制连锁改造后将现有的集中控制运输系统，按照顺煤流程序开车，将减少皮带机空载运行时间。每台皮带机如果每天节约空载运行时间0.5小时，全年8条皮带机将节约电能为：0.5H*300D*220KW*8=26.4万度。1.5、效益分析—经济效益2023年11月10日一、系统概述〔1〕〔1〕运输平安可靠解决了人工操作存在的各类隐患，提高了开机率，减少了故障率。〔2〕减少故障时间提高开机率一方面巡检工巡视机巷时还要清理机巷卫生，保证机巷的质量标准化达标和文明创立工作有序开展。另一方面，工人在地面控制井下胶带机，劳动环境和强度都得到改善。〔3〕实现顺煤流开车和集中控制连锁结合了自动化技术，计算机技术，通讯技术和监控技术，具有操作简单，可靠性高，便以维护等优点。将锻炼和培养了一批高素质的技能人才。1.5、效益分析—社会效益2023年11月10日二、系统结构根据现场实际情况，采用的集控系统结构模式。利用光纤、电缆组成混合现场总线，实现对原煤系统集中监控。集中控制系统主要由控制单元、远距离通讯传输系统、工业电视单元、控制中心四局部组成。

2.1、控制单元2.2、远距离通讯传输系统2.3、控制中心2023年11月10日二、系统结构

现在用于工矿企业自动化控制的PLC产品主要有：西门子的S7-200和S7-300，三菱的FX系列和Q系列，施耐德的NEZA

和TWIDO系列，GE的90Micro、OCS、VersaMax系列，松下的MICRO-EH和EH系列，光洋的SM、SH和DL系列，富士的FLEX-PC与MICREX系列，欧姆龙的CQM，CPM1与CPM2C与C200系列，罗克韦尔的MicroLogix和CompactLogix系列，台达的ES/EX和DVP系列，永宏的FBS系列等。

2.1、控制单元〔1〕2023年11月10日二、系统结构对于井下胶带机集控系统的PLC编程控制器主要有西门子、三菱、欧姆龙、AB、GE等。日本的三菱、欧姆龙系产品单一、点数少、网络扩展较差，主要针对中小型设备现场控制，在民用占有份额较大。德国西门子公司生产的S7系列产品，以其产品众多，运行速度高、功能强、工作稳定可靠，一直被广阔煤矿采用。

2.1、控制单元〔1〕2023年11月10日二、系统结构德国西门子公司和中国矿业大学的合作，为煤炭行业科技技术进步做出积极奉献,成为采矿生产全集成自动化的先锋。其自动化产品连同防爆箱及其他附件组成的装置通过了煤炭行业专业机构的严格测试,喜获中国煤炭行业的防爆和煤安(MA)认证,成为国内业界第一家。井下控制及信号采集装置由两局部组成：矿用可编程控制器、井下现场局部还包括电气控制箱，外围保护、监测装置等相关设施。

2.1、控制单元〔1〕2023年11月10日二、系统结构

目前我公司有两种矿用可编程控制器，其设备安装简单、接线方便、稳定性高，可用于煤矿井下有瓦斯煤尘爆炸物危险场所，作为各种设备的自动监测、控制装置，也可作为冶金矿山、露天煤矿、港口码头、选煤厂、发电厂等恶劣环境中监测控制装置。

2.1、控制单元〔2〕KJD21矿用本安型可编程控制器KXJ0.25/660/380/127矿用隔爆兼本安型可编程控制器2023年11月10日二、系统结构

加拿大罗杰康公司和美国GEFNUC公司和我公司在煤矿自动化系统方面形成产品战略联盟，研发具有传输和控制为一体的综合性可编程控制装置及系统认证。

2.1、控制单元〔2〕KJ82煤矿综合自动化系统TH1-24本安型操作台BXD660/220隔爆型UPSKXJ0.25/660/220矿用隔爆兼本安型传输与控制器2023年11月10日二、系统结构2.1、控制单元〔2〕KXJ0.25/660/380/127矿用隔爆兼本安型可编程控制器2023年11月10日二、系统结构2.1、控制单元〔3〕主要技术参数：控制电源输入：AC660/380/220/127V本安开关量输入：30路本安模拟量输入：8路本安开关量输出：10路通讯传输方式：RS485/以太网通讯传输速率：9.6Kbps/10Mbps通讯传输距离：不小于10km2023年11月10日二、系统结构

工业现场总线传输介质和设备主要包括：光纤、双绞线、集线器和网络连接器等。2.2、远距离通讯传输系统现场总线网络结构〔1〕2023年11月10日二、系统结构2.2、远距离通讯传输系统现场总线网络结构〔2〕2023年11月10日二、系统结构2.2、远距离通讯传输系统现场总线网络结构〔2〕2023年11月10日二、系统结构2.2、远距离通讯传输系统现场总线网络结构〔2〕2023年11月10日二、系统结构2.2、远距离通讯传输系统现场总线+工业以太网网络结构2023年11月10日二、系统结构

控制中心设置在皮带调度指挥控制中心，通过工作站和工业电视对胶带机及相关设施进行集中控制和监视。组态软件采用高端的iFix、InTouch等。可以与多种自动化设备及控制软件集成，可形成需要的操作画面、监视画面、控制画面、报警画面、实时趋势曲线、历史趋势曲线和打印报表等。

2.3、控制中心现场总线的接口2023年11月10日三、系统功能与特点3.1、控制模式3.2、故障自诊断3.3、多功能显示3.4、语音功能3.5、保护功能2023年11月10日三、系统功能与特点3.1、控制模式集中自动：所有操作均应能通过主控室上位机软件操作实现个各设备之间按工艺专业的要求在PLC控制下自动联不锁运行；集中手动：手动式分为联锁手动和解锁手动;

ⅰ)联锁手动在上位机上进行操作，对已选择好流程的设不备按联锁方式逆煤流一对一的启动设备，按顺煤流一不对一停机；

ⅱ)解锁手动也在上位机上进行操作，此时无任何联锁关b

系，可启停任何设备;

就地：在就地按钮箱上操作，控制室对设备不起控制作用；模拟操作：系统仅做模拟显示，供系统操作人员熟练掌握各不项操作过程；2023年11月10日三、系统功能与特点3.2、故障自诊断1)网络故障自诊断。当网络由于发生断线、干扰等传输问题时，网络会自动侦测到，并发出报警；2)PLC故障自诊断。PLC的扫描器和适配器发生故障时，系统会通过网络的通讯情况判断故障，并发出报警；PLC的I/O模块发生故障时，CPU会通过I/O模块的状态位侦测到故障及故障内容，系统会发出报警；3)传感器和信号线故障诊断。模拟量的传感器或信号线发生断线故障时，PLC通过测量值判断故障并发出报警。2023年11月10日三、系统功能与特点3.3、多功能显示1)工况图显示显示整个系统所有胶带机、给煤机、转载胶带运行的工况，以及主要保护、煤炭产量〔需配备相关称重设备〕有关参数信息；2)信息图显示实时显示胶带机、给煤机开/停状态和煤仓煤位高度。如胶带机开停状态、检修状态及运行速度，拖动电机电压、电流、开机时间、停机时间等参数；3)故障及保护显示实时显示胶带机和各种保护传感器的工作状态，显示胶带机的故障类型，分站之间通信是否异常；4)历史数据查询电机电流、电机温度、带速、产量和瞬时流量历史趋势图查看、相关数据报表显示和历史数据查询2023年11月10日三、系统功能