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摘 要：该文介绍了PLC可编程控制器在采区原煤运输系统中的应用，通过PLC编程控制，实现了采区原煤运输系统每部皮带机的联锁及集中控制，提高了原煤运输系统的可靠性、稳定性，使人力资源得到了整合，达到了企业减人提效的目的，有极好的安全效益和经济效益。
关键词：PLC；集中控制；减人提效；自动化；上位机；
中图分类号：TD634 文献标识码：B 文章编号：1674-3520（2014）-03-000241-01
华恒矿业公司作为年产百萬吨的大型矿井，随着综采、综掘工艺的应用，原煤产量不断提高，采区运输系统均为独立控制，系统分散，控制方式不灵活，系统运行状态及故障不能及时发现并处理，造成事故时间过长，影响矿井正常生产。为了解决原煤运输系统的不足，我公司对八采区原煤运输系统进行了自动化改造。
一、系统情况
华恒矿业八采区运煤系统安装4部皮带机，采用西门子S7-200型PLC为核心控制器，配合上位机软件，实现原煤运输自动化控制。具体如下： 1、控制柜配置：在煤仓附近安装一台矿用隔爆型PLC控制柜。PLC控制柜：采集皮带启动器状态及电流、随机保护状态和打点反馈，控制皮带的启动停止，打点输出。PLC控制柜信号借助视频柜内交换机通过光缆将PLC信号传至八采变电所环网交换机。2、视频柜配置：在煤仓附近安装一台防爆视频柜。解码器：通过解码器将网络信号转换成模拟信号接防爆电视。交换机：通过交换机将现场摄像头网络信号传输至八采变电所环网交换机。3、操作台配置：在煤仓附近安放一台操作台，放置PLC柜、防爆电视等设备。防爆电视：实时显示防爆摄像头画面。4、随机保护部分：四条皮带分别配置一套随机保护，包含主机和传感器以及语音通话设备。随机保护主机：采集各个保护传感器信号，并根据保护等级进行相应的动作，实现报警，通过对讲机可以实现对讲通话。传感器：堆煤传感器、烟雾传感器、跑偏传感器、温度传感器、速度传感器、洒水电磁阀。5、语音通讯部分：沿皮带运输巷每隔150米安装一台KXT101-H矿用控制通讯信号器，实现机道内语音通讯、系统打点。
二、控制方式
1、操作方式分三种方式：远程、集中和就地。（1）远程：当转换开关打到远程模式时，系统处于远程遥控状态，即由地面对原煤运输系统进行控制，并实时监测系统的运行状态。在远程模式下，由上位机作为主要操作设备，对系统进行各项参数的设定以及控制命令的下发。在远程模式下控制方式分两种：解锁控制和联锁控制。 a、解锁控制：在上位机上选择“解锁”控制方式时，可通过上位机进行单部皮带的启停控制。b、联锁控制：在上位机上选择“联锁”控制方式时，可通过上位机“联锁启动”或“联锁停止”按钮控制皮带按照预先设定好的顺序进行启动和停止。在此控制方式时，也可按照皮带启动顺序单步开停每一部皮带。（2）集中：当转换开关打到集中模式时，系统处于就地集中控制模式，即使用PLC柜按钮完成皮带的启停控制，皮带运行过程中，系统自动检测设备的运行参数，发生故障自动停机并提示报警信息，皮带运行参数及报警信息通过图形显示器显示。在集中模式下，PLC柜作为主要操作设备，对系统下发控制命令。在集中模式下控制方式分两种：解锁控制和联锁控制。a、解锁控制：通过PLC柜按钮选择“解锁”控制方式时，可通过PLC柜按钮进行单部皮带的启停控制。b、联锁控制：通过PLC柜按钮选择“联锁”控制方式时，可通过PLC柜按钮选择显示屏上的“联锁启动”或“联锁停止”，控制皮带按照预先设定好的顺序进行启动和停止。（3）就地：当转换开关打到就地模式时，系统处于手动操作模式，即保持现有的操作方式，整个系统完全脱离控制器，通过随机保护主机手动单台就地操作各台设备，作为检修或控制系统出故障时应急操作方式。
三、功能情况
1、基本功能：实现皮带一键自动启停控制，并实时显示各皮带状态，随机保护主机采集皮带运行时传感器状态，在发生故障时停机。通过选择不同的控制方式，皮带可通过现场随机保护主机控制，也可通过PLC柜按钮进行控制，还可以通过地面上位机进行远程控制2、上位机功能情况：（1）故障诊断、实时报警与历史报警查询功能。根据皮带从启动到运行每个阶段的各项参数，设定故障报警值，以判断皮带是否按正常程序运行，故障诊断包括以下内容： a、启动失败报警：开关得电时，下发启动命令，若程序没有读到开关运行状态反馈点，或电机电流为0，则判断皮带启动失败，停止程序继续运行。b、随机保护报警：在皮带正常运行过程中，现场出现堆煤、烟雾、跑偏、急停、打滑、温度保护动作，根据现场随机保护主机设置的报警等级输出报警信号，程序读取到随机保护主机发出的报警信号进行报警并停机。c、历史报警查询功能，对过去时间发生的报警信息可通过上位机进行选择查询。 （2）故障或传感器可以通过上位机屏蔽。（3）皮带各项参数数据曲线记录、历史报表查询，通过上位机查询过去时段内报表数据。（4）上位机原煤运输自动化动画效果显示，皮带运行动画显示。（5）皮带运行记录查询，通过上位机查询过去时段皮带的运行记录。3、随机保护报警功能情况。就地模式随机保护报警：皮带正常运行过程中，现场出现堆煤、烟雾、跑偏、急停、打滑、温度保护动作，随机保护主机会语音提示报警类型，并根据设置的报警等级进行动作，只报警不停机或报警并停机。4、PLC控制柜功能情况。PLC柜采用西门子200系列PLC为核心控制器，实时监控皮带的各种运行状态，程序通过对皮带的状态进行分析，对皮带进行可靠地控制，最大限度的避免事故的发生。PLC柜配置8个按钮，一个显示屏，显示屏实时显示皮带运行画面，皮带各项状态以及报警信息等；通过前面板8个按钮的组合使用可以完成对皮带的控制、画面切换、报警查询等功能。
四、效果分析
随着PLC可编程控制器在矿井的大量应用，基于PLC控制的皮带机也越来越受到用户的广大欢迎。其主要优点有：（1）可靠性高，抗干扰能力强，特别适合井下潮湿的运煤系统。（2）配套齐全，功能完善，适用性强。（3）系统的设计、建造工作量小，维护方便。（4）可实现机电一体化。
五、经济效益及安全效益
1、普通采区原煤运输系统，每部皮带机需配备3名岗位工，八采原煤运输系统有4部皮带机，则需要岗位工12名，替班人员3名，按每名岗位工每月工资3800元，则每年需要支出岗位工工资68.4万元；实现自动化控制的采区原煤运输系统，只需在第一部皮带配备3名岗位工，替班人员1名，巡查人员1名，按每名岗位工每月工资3800元，则每年需支出岗位工工资22.8万元，每年可以节约资金45.6万元。2、通过原煤运输自动化控制，提高了原煤运输的安全运转系数，减少了岗位工，实现了远程集中控制。
六、结束语
自动化在采区原煤运输系统中使用后，不仅提高了原煤运输的安全可靠性，实现了自动化远程控制，减少了10名皮带机司机，人力资源得到了整合，达到了企业减人提效的目的，有极好的安全效益和经济效益。
关键词：PLC；集中控制；减人提效；自动化；上位机；
中图分类号：TD634 文献标识码：B 文章编号：1674-3520（2014）-03-000241-01
华恒矿业公司作为年产百萬吨的大型矿井，随着综采、综掘工艺的应用，原煤产量不断提高，采区运输系统均为独立控制，系统分散，控制方式不灵活，系统运行状态及故障不能及时发现并处理，造成事故时间过长，影响矿井正常生产。为了解决原煤运输系统的不足，我公司对八采区原煤运输系统进行了自动化改造。
一、系统情况
华恒矿业八采区运煤系统安装4部皮带机，采用西门子S7-200型PLC为核心控制器，配合上位机软件，实现原煤运输自动化控制。具体如下： 1、控制柜配置：在煤仓附近安装一台矿用隔爆型PLC控制柜。PLC控制柜：采集皮带启动器状态及电流、随机保护状态和打点反馈，控制皮带的启动停止，打点输出。PLC控制柜信号借助视频柜内交换机通过光缆将PLC信号传至八采变电所环网交换机。2、视频柜配置：在煤仓附近安装一台防爆视频柜。解码器：通过解码器将网络信号转换成模拟信号接防爆电视。交换机：通过交换机将现场摄像头网络信号传输至八采变电所环网交换机。3、操作台配置：在煤仓附近安放一台操作台，放置PLC柜、防爆电视等设备。防爆电视：实时显示防爆摄像头画面。4、随机保护部分：四条皮带分别配置一套随机保护，包含主机和传感器以及语音通话设备。随机保护主机：采集各个保护传感器信号，并根据保护等级进行相应的动作，实现报警，通过对讲机可以实现对讲通话。传感器：堆煤传感器、烟雾传感器、跑偏传感器、温度传感器、速度传感器、洒水电磁阀。5、语音通讯部分：沿皮带运输巷每隔150米安装一台KXT101-H矿用控制通讯信号器，实现机道内语音通讯、系统打点。
二、控制方式
1、操作方式分三种方式：远程、集中和就地。（1）远程：当转换开关打到远程模式时，系统处于远程遥控状态，即由地面对原煤运输系统进行控制，并实时监测系统的运行状态。在远程模式下，由上位机作为主要操作设备，对系统进行各项参数的设定以及控制命令的下发。在远程模式下控制方式分两种：解锁控制和联锁控制。 a、解锁控制：在上位机上选择“解锁”控制方式时，可通过上位机进行单部皮带的启停控制。b、联锁控制：在上位机上选择“联锁”控制方式时，可通过上位机“联锁启动”或“联锁停止”按钮控制皮带按照预先设定好的顺序进行启动和停止。在此控制方式时，也可按照皮带启动顺序单步开停每一部皮带。（2）集中：当转换开关打到集中模式时，系统处于就地集中控制模式，即使用PLC柜按钮完成皮带的启停控制，皮带运行过程中，系统自动检测设备的运行参数，发生故障自动停机并提示报警信息，皮带运行参数及报警信息通过图形显示器显示。在集中模式下，PLC柜作为主要操作设备，对系统下发控制命令。在集中模式下控制方式分两种：解锁控制和联锁控制。a、解锁控制：通过PLC柜按钮选择“解锁”控制方式时，可通过PLC柜按钮进行单部皮带的启停控制。b、联锁控制：通过PLC柜按钮选择“联锁”控制方式时，可通过PLC柜按钮选择显示屏上的“联锁启动”或“联锁停止”，控制皮带按照预先设定好的顺序进行启动和停止。（3）就地：当转换开关打到就地模式时，系统处于手动操作模式，即保持现有的操作方式，整个系统完全脱离控制器，通过随机保护主机手动单台就地操作各台设备，作为检修或控制系统出故障时应急操作方式。
三、功能情况
1、基本功能：实现皮带一键自动启停控制，并实时显示各皮带状态，随机保护主机采集皮带运行时传感器状态，在发生故障时停机。通过选择不同的控制方式，皮带可通过现场随机保护主机控制，也可通过PLC柜按钮进行控制，还可以通过地面上位机进行远程控制2、上位机功能情况：（1）故障诊断、实时报警与历史报警查询功能。根据皮带从启动到运行每个阶段的各项参数，设定故障报警值，以判断皮带是否按正常程序运行，故障诊断包括以下内容： a、启动失败报警：开关得电时，下发启动命令，若程序没有读到开关运行状态反馈点，或电机电流为0，则判断皮带启动失败，停止程序继续运行。b、随机保护报警：在皮带正常运行过程中，现场出现堆煤、烟雾、跑偏、急停、打滑、温度保护动作，根据现场随机保护主机设置的报警等级输出报警信号，程序读取到随机保护主机发出的报警信号进行报警并停机。c、历史报警查询功能，对过去时间发生的报警信息可通过上位机进行选择查询。 （2）故障或传感器可以通过上位机屏蔽。（3）皮带各项参数数据曲线记录、历史报表查询，通过上位机查询过去时段内报表数据。（4）上位机原煤运输自动化动画效果显示，皮带运行动画显示。（5）皮带运行记录查询，通过上位机查询过去时段皮带的运行记录。3、随机保护报警功能情况。就地模式随机保护报警：皮带正常运行过程中，现场出现堆煤、烟雾、跑偏、急停、打滑、温度保护动作，随机保护主机会语音提示报警类型，并根据设置的报警等级进行动作，只报警不停机或报警并停机。4、PLC控制柜功能情况。PLC柜采用西门子200系列PLC为核心控制器，实时监控皮带的各种运行状态，程序通过对皮带的状态进行分析，对皮带进行可靠地控制，最大限度的避免事故的发生。PLC柜配置8个按钮，一个显示屏，显示屏实时显示皮带运行画面，皮带各项状态以及报警信息等；通过前面板8个按钮的组合使用可以完成对皮带的控制、画面切换、报警查询等功能。
四、效果分析
随着PLC可编程控制器在矿井的大量应用，基于PLC控制的皮带机也越来越受到用户的广大欢迎。其主要优点有：（1）可靠性高，抗干扰能力强，特别适合井下潮湿的运煤系统。（2）配套齐全，功能完善，适用性强。（3）系统的设计、建造工作量小，维护方便。（4）可实现机电一体化。
五、经济效益及安全效益
1、普通采区原煤运输系统，每部皮带机需配备3名岗位工，八采原煤运输系统有4部皮带机，则需要岗位工12名，替班人员3名，按每名岗位工每月工资3800元，则每年需要支出岗位工工资68.4万元；实现自动化控制的采区原煤运输系统，只需在第一部皮带配备3名岗位工，替班人员1名，巡查人员1名，按每名岗位工每月工资3800元，则每年需支出岗位工工资22.8万元，每年可以节约资金45.6万元。2、通过原煤运输自动化控制，提高了原煤运输的安全运转系数，减少了岗位工，实现了远程集中控制。
六、结束语
自动化在采区原煤运输系统中使用后，不仅提高了原煤运输的安全可靠性，实现了自动化远程控制，减少了10名皮带机司机，人力资源得到了整合，达到了企业减人提效的目的，有极好的安全效益和经济效益。