论文部分内容阅读
摘要：皮带运输是煤矿安全生产的重要环节，皮带运输效率直接影响全矿的生产效益。一套安全、稳定的主煤流自动化控制系统不仅能够减少安全生产的隐患，而且能够提高生产效率。
关键词：主煤流系统 自动化控制 减少隐患
中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-109-01
一、引言
蒋庄煤矿皮带工区现有强力皮带10条，于2003陆续实现皮带集控，现有皮带集控井下分站通讯方式采用MPI通讯，存在以下几个缺陷：MPI通讯采用一个主站和多个分站形式，分站首先把数据传到主站，通过主站再传到地面，这样如果主站停电将导致地面与井下所用分站通讯失败；现有的站与站之间的通讯连接介质采用的是屏蔽双绞线，MPI通讯对通讯介质要求的很高如果出现通讯线挤压造成短路，或者通讯线破损造成断路，或者分站内通讯接头没有处理好，可能会导致整个MPI网络瘫痪。
总的来说MPI稳定性稍差，为了提高现有皮带集控系统的稳定性，结合蒋庄煤矿的实际情况，本次改造井下PLC站与站之间采用以太网的形式，并且整个皮带集控系统组成一个环网，这样即使井下某个分站停电也不会影响其它分站与地面上位机的通讯。站与站之间的通讯介质采用光纤，同时井下先用摄像仪全部替换为网络摄像仪就近进入环网，这样不仅减少了到达地面的光纤芯数，而且为以后维护带来了方便。地面集控室上位机采用西门子WINCC7.0，WINCC7.0与井下每个分站单独建立连接通道，实时读取每个分站的数据变化，并能够将每条皮带的运行记录、电机电流、故障记录、操作记录存储一年，可以选择时间段查询记录，并可以打印记录。
二、项目实施
皮带集控系改造分为硬件部分和软件部分。硬件部分包括：通讯网络改造和
视频改造；软件部分包括地面上位机改造及PLC程序调整。
（一）皮帶集控系统改造硬件设计
皮带集控系统硬件设计包括：井下环网搭建和网络视频信号的接入。
1、井下环网搭建
在现有MPI网络保留的基础上搭建环形以太网，再每台PLC控制分站放置环网交换机（恩创交换机）1个、视频接收机2个。
恩创交换机具有4个光口和8个电口。4个光口用于搭建环网（站与站之间连接用一对光纤一个接受一个发送）。分站内PLC的CPU通过网线连接到交换机电口，网络摄像仪连接到交换机有两种方式：一种是通过网线直接连接到交换机电口（网络摄像仪距离PLC控制柜距离比较近低于200米）；一种是通过光纤相连接到PLC控制柜内的视频接收机，视频接收机再通过网线与交换机电口相连。
2、网络视频信号处理
图1网络视频信号连接示意图
如图1下网络摄像仪通过网线直接连到环网交换机或者通过光纤先连到视频接收机再通过网线连到交换机，视频信号进入环网，再通过地面环网交换机连接到普通24口交换机（用于扩充连接口），地面视频解码器通过地面普通交换机将视频信号解码，解码出的视频进入视频分配器，视频分配器将一路视频分成三路，分别进入硬盘录像机、视频矩阵、视频光端机（发送）。
硬盘录像机连接到矿环网上，矿环网上的计算机可以通过浏览器直接输入硬盘录像机的IP地址来访问硬盘录像机上的视频图像，并且可以通过用户权限下放来满足客户回访历史视频。
视频矩阵输出端（视频口）连接到视频监视墙，将图像直接投放到大屏上。视频矩阵的通讯口（485连接）连接到集控室视频控制计算机，这样视频控制计算就可以通过485协议来控制视频信号投放到大屏任意位置。
分配器将一路信号分给视频光端机（发送）经光纤到矿调度，矿调度将发射来的视频信号通过视频光端机（接收）供矿调度使用。
（二）皮带集控系统改造软件部分
皮带集控系统改造软件部分主要是地面上位机改造及皮带顺煤流启动改造。
地面上位机是基于WINCC7.0编写的操作界面，主要包括：监视界面、历史记录、电机电流、参数设置界面。
1、顺煤流启动改造
图2一南二皮带顺启控制思想
如图2南一南二皮带接到顺启命令，南翼二部皮带启动，南翼一部皮带进入顺启倒计时，当顺启时间为零时南翼一部皮带启动，如果在这期间南翼二部皮带出现故障则南翼二部皮带停车，南翼一部皮带启车失败，如果南翼一部皮带过了顺启时间没有启动，南翼二部皮带判断在顺启超时时间内南翼一部皮带没运行，则南翼二部皮带停车，进入南翼一部皮带停车。此时皮带顺启结束并且南翼二部皮带上传停车原因“顺启超时停车”。
当南一南二皮带接到停车命令时，南翼二部皮带首先进入延时停车程序，停车结束南翼一部皮带进入延时停车，期间如果南翼一部皮带出现故障南翼一部和南翼二部皮带急停。南翼一部上传停车原因“故障停车”，南翼二部上传停车原因“闭锁关系停车”。
2、上位机WINCC设计
（1）监视界面
监视界面上部分为界面切换按钮、标题、当前操作员、当前时间；中间部分为设备运行状态、时时报警记录；下面部分为用户登录按钮、用户帮助按钮、设计单位等。
（2）历史记录界面设计
历史记录窗口包括操作记录、皮带运行记录、故障记录。
（3）参数设置界面设计
参数设置界面包括：井下操作台按钮状态、皮带通讯示意图、带速设置、保护屏蔽设置、闭锁关系设置、电机个数设置、顺煤流时间设置、正常停车时间设置、满仓停车时间设置、电机电流超限设置。
（4）流界面设计
电流界面分成三个部分：电流显示部分、皮带选择按钮、电机历史电流查询。
三、结束语
改造后的系统提高了稳定性，为以后的维护带来了方便，减少了生产过程中的安全隐患，进而提高了生产效率。
作者简介：
秦岩，男，1975年出生，毕业于山东科技大学自动化控制专业、本科、机电助理工程师、现任枣矿集团蒋庄煤矿技术员。
徐鹏，男，1983年出生，毕业于山东科技大机械设计制造及其自动化专业、本科、机电助理工程师、现任枣矿集团蒋庄煤矿技术员。
关键词：主煤流系统 自动化控制 减少隐患
中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-109-01
一、引言
蒋庄煤矿皮带工区现有强力皮带10条，于2003陆续实现皮带集控，现有皮带集控井下分站通讯方式采用MPI通讯，存在以下几个缺陷：MPI通讯采用一个主站和多个分站形式，分站首先把数据传到主站，通过主站再传到地面，这样如果主站停电将导致地面与井下所用分站通讯失败；现有的站与站之间的通讯连接介质采用的是屏蔽双绞线，MPI通讯对通讯介质要求的很高如果出现通讯线挤压造成短路，或者通讯线破损造成断路，或者分站内通讯接头没有处理好，可能会导致整个MPI网络瘫痪。
总的来说MPI稳定性稍差，为了提高现有皮带集控系统的稳定性，结合蒋庄煤矿的实际情况，本次改造井下PLC站与站之间采用以太网的形式，并且整个皮带集控系统组成一个环网，这样即使井下某个分站停电也不会影响其它分站与地面上位机的通讯。站与站之间的通讯介质采用光纤，同时井下先用摄像仪全部替换为网络摄像仪就近进入环网，这样不仅减少了到达地面的光纤芯数，而且为以后维护带来了方便。地面集控室上位机采用西门子WINCC7.0，WINCC7.0与井下每个分站单独建立连接通道，实时读取每个分站的数据变化，并能够将每条皮带的运行记录、电机电流、故障记录、操作记录存储一年，可以选择时间段查询记录，并可以打印记录。
二、项目实施
皮带集控系改造分为硬件部分和软件部分。硬件部分包括：通讯网络改造和
视频改造；软件部分包括地面上位机改造及PLC程序调整。
（一）皮帶集控系统改造硬件设计
皮带集控系统硬件设计包括：井下环网搭建和网络视频信号的接入。
1、井下环网搭建
在现有MPI网络保留的基础上搭建环形以太网，再每台PLC控制分站放置环网交换机（恩创交换机）1个、视频接收机2个。
恩创交换机具有4个光口和8个电口。4个光口用于搭建环网（站与站之间连接用一对光纤一个接受一个发送）。分站内PLC的CPU通过网线连接到交换机电口，网络摄像仪连接到交换机有两种方式：一种是通过网线直接连接到交换机电口（网络摄像仪距离PLC控制柜距离比较近低于200米）；一种是通过光纤相连接到PLC控制柜内的视频接收机，视频接收机再通过网线与交换机电口相连。
2、网络视频信号处理
图1网络视频信号连接示意图
如图1下网络摄像仪通过网线直接连到环网交换机或者通过光纤先连到视频接收机再通过网线连到交换机，视频信号进入环网，再通过地面环网交换机连接到普通24口交换机（用于扩充连接口），地面视频解码器通过地面普通交换机将视频信号解码，解码出的视频进入视频分配器，视频分配器将一路视频分成三路，分别进入硬盘录像机、视频矩阵、视频光端机（发送）。
硬盘录像机连接到矿环网上，矿环网上的计算机可以通过浏览器直接输入硬盘录像机的IP地址来访问硬盘录像机上的视频图像，并且可以通过用户权限下放来满足客户回访历史视频。
视频矩阵输出端（视频口）连接到视频监视墙，将图像直接投放到大屏上。视频矩阵的通讯口（485连接）连接到集控室视频控制计算机，这样视频控制计算就可以通过485协议来控制视频信号投放到大屏任意位置。
分配器将一路信号分给视频光端机（发送）经光纤到矿调度，矿调度将发射来的视频信号通过视频光端机（接收）供矿调度使用。
（二）皮带集控系统改造软件部分
皮带集控系统改造软件部分主要是地面上位机改造及皮带顺煤流启动改造。
地面上位机是基于WINCC7.0编写的操作界面，主要包括：监视界面、历史记录、电机电流、参数设置界面。
1、顺煤流启动改造
图2一南二皮带顺启控制思想
如图2南一南二皮带接到顺启命令，南翼二部皮带启动，南翼一部皮带进入顺启倒计时，当顺启时间为零时南翼一部皮带启动，如果在这期间南翼二部皮带出现故障则南翼二部皮带停车，南翼一部皮带启车失败，如果南翼一部皮带过了顺启时间没有启动，南翼二部皮带判断在顺启超时时间内南翼一部皮带没运行，则南翼二部皮带停车，进入南翼一部皮带停车。此时皮带顺启结束并且南翼二部皮带上传停车原因“顺启超时停车”。
当南一南二皮带接到停车命令时，南翼二部皮带首先进入延时停车程序，停车结束南翼一部皮带进入延时停车，期间如果南翼一部皮带出现故障南翼一部和南翼二部皮带急停。南翼一部上传停车原因“故障停车”，南翼二部上传停车原因“闭锁关系停车”。
2、上位机WINCC设计
（1）监视界面
监视界面上部分为界面切换按钮、标题、当前操作员、当前时间；中间部分为设备运行状态、时时报警记录；下面部分为用户登录按钮、用户帮助按钮、设计单位等。
（2）历史记录界面设计
历史记录窗口包括操作记录、皮带运行记录、故障记录。
（3）参数设置界面设计
参数设置界面包括：井下操作台按钮状态、皮带通讯示意图、带速设置、保护屏蔽设置、闭锁关系设置、电机个数设置、顺煤流时间设置、正常停车时间设置、满仓停车时间设置、电机电流超限设置。
（4）流界面设计
电流界面分成三个部分：电流显示部分、皮带选择按钮、电机历史电流查询。
三、结束语
改造后的系统提高了稳定性，为以后的维护带来了方便，减少了生产过程中的安全隐患，进而提高了生产效率。
作者简介：
秦岩，男，1975年出生，毕业于山东科技大学自动化控制专业、本科、机电助理工程师、现任枣矿集团蒋庄煤矿技术员。
徐鹏，男，1983年出生，毕业于山东科技大机械设计制造及其自动化专业、本科、机电助理工程师、现任枣矿集团蒋庄煤矿技术员。