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【摘要】：矿井皮带自动化系统主要是采用可编程控制器（PLC）和上位机组态画面以主运皮带及采区皮带为控制对象，配置张力、打滑、烟雾、防跑偏、堆煤、温度、震动、急停等皮带保护装置，实现对皮带运行情况的实时监测，并通过皮带搭接情况、运行情况、煤仓煤位等信息的综合分析，实现皮带机的顺煤流开机、无煤自动停机等全自动运行功能，减少输送带空转运行时间，提升系统运行可靠性与效率，对实现矿井安全生产有着重要的意义。
【关键词】：皮带自动化 可编程控制器（PLC） 传感器 组态
1、 项目建设的必要性
随着煤矿向纵深开采的实际情况，原煤运输线设备也随之不断地延伸。由于原煤运输战线长、环节多，原煤运输系统内几乎每部设备都需专人专岗进行操作，出现了生产工效低、协调性差等问题，严重影响着系统产能和工效的提高。为了化解这些矛盾，通过对原煤运输线集中控制，可以提高系统的可靠性和工作效率，减少操作和维护人员，并为生产和调度管理提供方便。同时也降低了电耗、减少设备磨损、有效地保证安全生产的需要。
2、 系统组成
依据相关标准和需求，此次系统由以下七部分构成：
（1）、核心控制部分：
主要由皮带机控制主站（本地操作台、远程上位机为从属设备）构成，实现对各皮带的自动控制和集中控制，此部分为核心控制部分。
（2）、语音及信号通讯部分：
主要由扩音电话等构成，实现巡检人员与操作人员沟通的实时性。
（3）、传感器监测部分：
主要由速度、堆煤等传感器及各类装置构成，实现对整个系统运行状况的实时监视及故障预警。
（4）、视频监视部分：
主要由防爆摄像机、视频转接箱、硬盘录像机等构成，主要对需要监视的位置进行视频监视。
（5）、信号传输部分：
即千兆以太网传输系统，保障皮带机控制系统和其他设备之间数据交换、视频数据的传输，信号、音频及告警的传输，系统运行数据的上传，是各项设备运行的基础。
3 、控制功能设计
PLC控制柜采用西门子300系列PLC为核心控制器，通过增加图形显示器对皮带的各种运行状态进行实时监控、操作，PLC控制柜上具备启动、停止、选择、确认、状态选择、翻页、故障复位、急停等按键，可以方便的完成皮带启动、停止等操作以及选择相应的控制方式和运行方式。图形显示器可以实时显示每部皮带的运行情况，包括皮带的开停状态、保护传感器的报警情况、通讯状态、操作方式、连锁方式以及温度等参数，皮带运行时具有直观动画显示，保护传感器报警时可以以醒目的方式进行提示。
（1）、皮带保护报警功能设计
a、堆煤报警：在皮带运行过程中，当煤位达到传感器安装高度并触碰到电极时，会触发堆煤传感器动作，将报警信息传给PLC控制柜，PLC控制柜根据报警等级做出相应的动作。b、 烟雾报警：在皮带运行过程中，当有烟雾产生时，烟雾传感器识别并将报警信息传给PLC控制柜，PLC控制柜根据报警等级进行动作。c、跑偏报警：在皮带运行过程中，若皮带发生跑偏，触发跑偏传感器，传感器动作并将报警信息传给PLC控制柜，PLC控制柜根据报警等级发出相应命令。d、打滑报警：在皮带运行过程中，若皮带发生打滑，PLC判断给定的速度与实际速度差别较大，则PLC控制柜根据速度判断，做出报警等级并发出相应命令。
e、温度报警：在皮带运行过程中，若皮带电机温度过高，PLC判断给定的温度与实际温度差别较大，PLC控制柜根据温度判断，做出报警等级并发出相应命令。f、沿线急停：在皮带运行过程中，若在皮带机到内任意一处发现需要停机的情况，拉下拉绳开关，信息就会传给PLC控制柜，PLC控制柜根据报警信息做出停车指令，并判断拉下拉绳开关的位置。
（2）、地面控制功能设计
操作人员在地面监控室通过计算机控制各皮带及给煤机的顺序起、停。地面集控室有三种控制方式：
1）地面集中控制（远方集中控制）
这种控制方式下，操作人员通过地面集控室的工控机发送控制指令，实现各皮带组的顺序控制。在相应的皮带组无报警情况下，实现皮带的顺序启动和停止，即实现逆煤流开机，顺煤流停机。
2）地面手动控制（远方手动控制）
在这种控制方式下，操作人员通过地面集控室的工控机发送控制指令，在皮带无报警的情况下实现单台皮带的有联锁起、停。
3）远方试验控制
这种方式为单台皮带的启停，皮带组的闭锁关系无效，主要是在检修时在地面对皮带机试运行。在这种控制方式下，皮带在受煤皮带不运行时也可起动。
（3）、井下皮带控制功能
这种方式为操作人员使用每条皮带机头的PLC控制柜上的按钮来进行皮带的控制，没有连锁及保护，是在PLC出现故障时的应急启动方式。
4、系统功能：
（1）显示功能：在井下PLC控制柜触摸屏幕上动态显示整个系统工况、主要保护及每条皮带运行的有关信息。在地面控制中心计算机或井下集控点防爆計算机屏幕上，实时显示胶带机和各种保护传感器的工作状态，如皮带开机/关机状态（还可根据现场实际实时显示电机电压、电流）等参数。在计算机屏幕上，实时显示胶带机的故障类型。
（2）报警功能：地面集控中心提供音响，在系统故障时输出报警信号。
（3）保护功能：通过智能设备之间的通信方式，引入电机电流、电压检测，并对短路、过载、断相、漏电、过压等实现超限报警和停车等功能，若使用非智能型开关，需增加电压、电流变送器用于信号的采集与处理。
（4）屏蔽功能：因故障查找或处理故障原因，需临时启动胶带时，能将不必要的保护信号临时屏蔽，一切正常后手动取消屏蔽。 （5）趋势曲线：可以在一个坐标内显示多条曲线；可以放大曲线显示；可以打印曲线；鼠标跟踪显示曲线上每一点的数值和时间；可以用表格方式显示曲线的相应监测数记录，大小平均值等数据。
（6）运行记录示例：可以查询某日或某个时间段的运行记录，并将数据存储，以供后期使用。
（7）故障记录示例：该记录分为实时故障记录和历史故障记录，可以查询，供工作人员参考来对各部皮带传感器进行检修或更换。
（8）扩展功能：系统采用统一、标准的数据接口采集监测监控系统的数据，保证采集数据的准确性。接口数据具有实时性和可扩展性，满足实时数据的要求，当监测数据有增、减等变动时，可在系统中进行修改。
（9）Web发布功能：井下皮带机系统主要数据通过INTERNET网络，在集团公司和所在矿浏览。
（10）打印功能：系统的打印功能包括报表打印、事项打印和图形打印。
5、项目建设效益分析
（1）、投资效益
节省传输通道（光纤、通讯设备等）的重复投资费用和维护费用；节省数据库、组态软件、软件开发等重复投资费用；搭建传输平台、数据平台和监控平台，一次投资，长期受益。
（2）、安全效益
在地面集中監测监控，井下减员，减少井下人员伤亡的可能性；改善工作环境，提高安全系数，保障职工人身安全；数据共享，报警联动，减少由于矿井灾难所造成的损失。
（3）、人员效益
实现无人值守和定期巡检，有效降低人员成本；实现设备自动控制，减少工人劳动强度；减少岗位用工，提高全员效率。
（4）、生产效益
减少人工操作失误，延长设备使用寿命；提高对设备的故障分析和判断能力，减少停机事故。
（5）、管理效益
提高整体集成水平，发挥自动化系统的综合管理效益；实现煤矿管控一体化，提高煤矿的安全生产管理调度水平。
参考文献：
[1]吴立新等. 数字矿山构想与关键技术， 首届中国矿山联合会年会特邀报告， 2001， 厦门.
[2]刘冰.煤矿水泵自动化监控系统设计[J].煤矿机电.2004（5）：100-200.
[3] 王幸福.矿井排水自动化控制系统[J].煤矿机电，2010，第4期.
【关键词】：皮带自动化 可编程控制器（PLC） 传感器 组态
1、 项目建设的必要性
随着煤矿向纵深开采的实际情况，原煤运输线设备也随之不断地延伸。由于原煤运输战线长、环节多，原煤运输系统内几乎每部设备都需专人专岗进行操作，出现了生产工效低、协调性差等问题，严重影响着系统产能和工效的提高。为了化解这些矛盾，通过对原煤运输线集中控制，可以提高系统的可靠性和工作效率，减少操作和维护人员，并为生产和调度管理提供方便。同时也降低了电耗、减少设备磨损、有效地保证安全生产的需要。
2、 系统组成
依据相关标准和需求，此次系统由以下七部分构成：
（1）、核心控制部分：
主要由皮带机控制主站（本地操作台、远程上位机为从属设备）构成，实现对各皮带的自动控制和集中控制，此部分为核心控制部分。
（2）、语音及信号通讯部分：
主要由扩音电话等构成，实现巡检人员与操作人员沟通的实时性。
（3）、传感器监测部分：
主要由速度、堆煤等传感器及各类装置构成，实现对整个系统运行状况的实时监视及故障预警。
（4）、视频监视部分：
主要由防爆摄像机、视频转接箱、硬盘录像机等构成，主要对需要监视的位置进行视频监视。
（5）、信号传输部分：
即千兆以太网传输系统，保障皮带机控制系统和其他设备之间数据交换、视频数据的传输，信号、音频及告警的传输，系统运行数据的上传，是各项设备运行的基础。
3 、控制功能设计
PLC控制柜采用西门子300系列PLC为核心控制器，通过增加图形显示器对皮带的各种运行状态进行实时监控、操作，PLC控制柜上具备启动、停止、选择、确认、状态选择、翻页、故障复位、急停等按键，可以方便的完成皮带启动、停止等操作以及选择相应的控制方式和运行方式。图形显示器可以实时显示每部皮带的运行情况，包括皮带的开停状态、保护传感器的报警情况、通讯状态、操作方式、连锁方式以及温度等参数，皮带运行时具有直观动画显示，保护传感器报警时可以以醒目的方式进行提示。
（1）、皮带保护报警功能设计
a、堆煤报警：在皮带运行过程中，当煤位达到传感器安装高度并触碰到电极时，会触发堆煤传感器动作，将报警信息传给PLC控制柜，PLC控制柜根据报警等级做出相应的动作。b、 烟雾报警：在皮带运行过程中，当有烟雾产生时，烟雾传感器识别并将报警信息传给PLC控制柜，PLC控制柜根据报警等级进行动作。c、跑偏报警：在皮带运行过程中，若皮带发生跑偏，触发跑偏传感器，传感器动作并将报警信息传给PLC控制柜，PLC控制柜根据报警等级发出相应命令。d、打滑报警：在皮带运行过程中，若皮带发生打滑，PLC判断给定的速度与实际速度差别较大，则PLC控制柜根据速度判断，做出报警等级并发出相应命令。
e、温度报警：在皮带运行过程中，若皮带电机温度过高，PLC判断给定的温度与实际温度差别较大，PLC控制柜根据温度判断，做出报警等级并发出相应命令。f、沿线急停：在皮带运行过程中，若在皮带机到内任意一处发现需要停机的情况，拉下拉绳开关，信息就会传给PLC控制柜，PLC控制柜根据报警信息做出停车指令，并判断拉下拉绳开关的位置。
（2）、地面控制功能设计
操作人员在地面监控室通过计算机控制各皮带及给煤机的顺序起、停。地面集控室有三种控制方式：
1）地面集中控制（远方集中控制）
这种控制方式下，操作人员通过地面集控室的工控机发送控制指令，实现各皮带组的顺序控制。在相应的皮带组无报警情况下，实现皮带的顺序启动和停止，即实现逆煤流开机，顺煤流停机。
2）地面手动控制（远方手动控制）
在这种控制方式下，操作人员通过地面集控室的工控机发送控制指令，在皮带无报警的情况下实现单台皮带的有联锁起、停。
3）远方试验控制
这种方式为单台皮带的启停，皮带组的闭锁关系无效，主要是在检修时在地面对皮带机试运行。在这种控制方式下，皮带在受煤皮带不运行时也可起动。
（3）、井下皮带控制功能
这种方式为操作人员使用每条皮带机头的PLC控制柜上的按钮来进行皮带的控制，没有连锁及保护，是在PLC出现故障时的应急启动方式。
4、系统功能：
（1）显示功能：在井下PLC控制柜触摸屏幕上动态显示整个系统工况、主要保护及每条皮带运行的有关信息。在地面控制中心计算机或井下集控点防爆計算机屏幕上，实时显示胶带机和各种保护传感器的工作状态，如皮带开机/关机状态（还可根据现场实际实时显示电机电压、电流）等参数。在计算机屏幕上，实时显示胶带机的故障类型。
（2）报警功能：地面集控中心提供音响，在系统故障时输出报警信号。
（3）保护功能：通过智能设备之间的通信方式，引入电机电流、电压检测，并对短路、过载、断相、漏电、过压等实现超限报警和停车等功能，若使用非智能型开关，需增加电压、电流变送器用于信号的采集与处理。
（4）屏蔽功能：因故障查找或处理故障原因，需临时启动胶带时，能将不必要的保护信号临时屏蔽，一切正常后手动取消屏蔽。 （5）趋势曲线：可以在一个坐标内显示多条曲线；可以放大曲线显示；可以打印曲线；鼠标跟踪显示曲线上每一点的数值和时间；可以用表格方式显示曲线的相应监测数记录，大小平均值等数据。
（6）运行记录示例：可以查询某日或某个时间段的运行记录，并将数据存储，以供后期使用。
（7）故障记录示例：该记录分为实时故障记录和历史故障记录，可以查询，供工作人员参考来对各部皮带传感器进行检修或更换。
（8）扩展功能：系统采用统一、标准的数据接口采集监测监控系统的数据，保证采集数据的准确性。接口数据具有实时性和可扩展性，满足实时数据的要求，当监测数据有增、减等变动时，可在系统中进行修改。
（9）Web发布功能：井下皮带机系统主要数据通过INTERNET网络，在集团公司和所在矿浏览。
（10）打印功能：系统的打印功能包括报表打印、事项打印和图形打印。
5、项目建设效益分析
（1）、投资效益
节省传输通道（光纤、通讯设备等）的重复投资费用和维护费用；节省数据库、组态软件、软件开发等重复投资费用；搭建传输平台、数据平台和监控平台，一次投资，长期受益。
（2）、安全效益
在地面集中監测监控，井下减员，减少井下人员伤亡的可能性；改善工作环境，提高安全系数，保障职工人身安全；数据共享，报警联动，减少由于矿井灾难所造成的损失。
（3）、人员效益
实现无人值守和定期巡检，有效降低人员成本；实现设备自动控制，减少工人劳动强度；减少岗位用工，提高全员效率。
（4）、生产效益
减少人工操作失误，延长设备使用寿命；提高对设备的故障分析和判断能力，减少停机事故。
（5）、管理效益
提高整体集成水平，发挥自动化系统的综合管理效益；实现煤矿管控一体化，提高煤矿的安全生产管理调度水平。
参考文献：
[1]吴立新等. 数字矿山构想与关键技术， 首届中国矿山联合会年会特邀报告， 2001， 厦门.
[2]刘冰.煤矿水泵自动化监控系统设计[J].煤矿机电.2004（5）：100-200.
[3] 王幸福.矿井排水自动化控制系统[J].煤矿机电，2010，第4期.