论文部分内容阅读
[摘 要]本文首先介绍了当前煤矿皮带运输入的发展方向及峻德矿运行区的皮带输送机系统的简单说明及概况，为提高系统的可靠性和安全性，实施集中监控，实现系统的综合保护和集中监控，对我区的皮带系统的组成及其特点加以说明，最后总结皮带运输集控自动化系统的重要性。
[关键词]工业以太网技术 现场总线技术 煤矿 皮带集控 集控系统 可靠性 现场仪表 以太网交换机 变送器
中图分类号：TP313 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0029-01
井下胶带机的运输系统复杂，环节多，运量大，所用的设备种类多，要求高。对于高产高效的现代化矿井的运输系统就必须做到减少环节，消除煤流的停顿，实行不间断的运输连续化、控制 、检测自动化 ，才能达到高产高效减员提效的目的。
随着计算机技术的飞速发展 ，90年代以来国外先进的矿井采用了工业电视以及运输系统的综合保护，利用现代信息技术与网络技术，传送胶带运输机的各种参数以及图像。实现井下皮带运输的集中监控、监测系统 。这样，除了安排少量的巡检人员外，没有胶带运输机的操作人员和管理人员 。目前，将计算机控制技术、网络技术、工业电视技术、通信技术、电力电子技术，用于井下胶带运输机实现自动控制，自动测量，不紧大大的提高生产效率，增加了煤炭产量而且使设备的可靠性和利用率得到有效提高，劳动人员的安全得到可靠保证，工作环境得到进一步的改善，实现了安全、可靠、经济的运行。近年来，国内自动化研究单位在胶带运输机控制方面作大量的工作。研制出以单片机和可编程序控制器为主的主控机。以灯光、模拟盘、控制台等屏幕显示的胶带动输机监控监测装置。该系统是由PLC（Programmable logic controllr程序逻辑控制）和MCGS组态控制软件控制自动化及远程控制的胶带控制系统。我们运行区目前使用的是全国最先进的新型强力皮带输送机，。强力输送机是大型井下输送设备。这种大型设备主要分布在二水平以新井为中心，南北两冀主要大巷，北部有，南部有1.75千米大皮带基中爬坡皮带400米，平巷二台1600米，第三台皮带中间部是吊挂100多米，全长2600米，是全矿的主要的输送皮带，担负的任务也是最重的。经我局的指示精神把我矿建设为数字化矿井的宗旨于2009年针对我区皮带运输系统进行改造工作，安装皮带集控自动化子系统，采用KJ161型矿用胶带输送机监控系统，可对由多条胶带输送机组成的运输系统及其有关设备进行集中监测和控制，并能和全矿井监控系统联网运行其单台皮安装设备及监测系统的组成如图
KJ161型矿用胶带输送机监控系统功能特点
1 控制功能丰富：能在工控机上集中控制全系统胶带机、给煤机等设备的开停；能逆煤流方向联锁起动、顺煤流方向联锁停止系统中的胶带机；能控制系统中部分胶带机的联锁起动、停止；能按胶带机所需的起动、运行、停止特性实现自动张紧、软起动、功率平衡、可控制动和下运制动等功能。
2 检测保护功能齐全，能准确识别故障性质和位置 配置有胶带跑偏保护、速度检测、打滑和超速保护、沿线急停闭锁和故障位置检测、堆煤检测、动力设备温度检测、驱动滚筒的表面温度检测、自动洒水灭火、烟雾检测、胶带纵向撕裂保护、电机电流和开关故障检测、胶带张紧力检测、连续煤仓煤位检测、运煤量检测等检测保护装置。胶带机沿线急停闭锁开关和总线式通用I/O接口可自动识别沿线总线式监测设备的类型、位置，无需设置地址拨码开关。
3 故障查询及诊断快捷出现停机保护时，自动弹出故障诊断画面，显示故障性质、地点，因而可快速定位故障，及时维修处理。
4 配置视频图像监视装置，可实时监视现场设备的工作状态
5 配置通信信号装置，可实现胶带机沿线起动预告、打点信号及通话联络等功能
6 显示及操作界面直观显示工艺设备的运行状态、生产工况参数、设备故障状态等。具有菜单式操作界面，易于操作。所有的保护值均可以通过滚动光标进行设置，用户还可以根据现场情况屏蔽不需要的保护功能。
7 接插连接方式简便快捷，便于安装、调试和维护
组网、联网能力强以太网+现场总线（CAN）方式，网络结构简明，便于扩展。接口类型丰富，配置有以太网、CAN、RS485及RS232接口，易与其它子系统和设备连接，易与全矿井自动化系统汇接。
高可靠性、简单方便的安装调试源于高效能的CAN总线。
CAN总线是国际化标准总线，由此建立的监控通信接口协议，有利于各生产设备的集中监控，遵守该通信接口协议的任何设备能透明接入监控中心。
（1）嵌入式综合监控主机
嵌入式综合监控主机是由采用嵌入式技术构成的通用的控制器硬件环境和一个专用的应用软件所组成的整体。采用嵌入式计算机为管理控制核心，以WINDOWS CE为通用软件平台，可完成非常復杂的功能；存储介质采用电子硬盘，由于没有机械式硬盘的转动部分，使系统更加稳定可靠，，操作界面简单方便，显示内容丰富；多类型端口配置，使得系统组网灵活，便于组成全矿井综合自动化系统。
（2）智能IO设备
智能IO设备安装简单方便，功能丰富，具有开关量与模拟量的输入输出功能，其通过CAN总线与主控制器进行实时通讯。
系统优势
（1）以嵌入式计算机技术、现场总线技术为核心的，集现代分布控制技术、网络技术及组态软件为一体的系统。
（2）本安型嵌入式计算机：作为主机，集中了上位机和PLC的功能，并具有体积小、轻及高效率的特点；
（3）双向数据总线：以现场总线和其它协议的双向数据总线为主的通信方式，联接各种传感器和执行器，构造了优异的系统结构。使得系统联接简便，电缆用量少，控制范围大，特别适合胶带输送机等沿线分布设备的控制； （4）多种智能传感器和执行器：用分布控制技术提高了系统的可靠性；
（5）工业以太网技术：具有丰富的组网集控功能，方便地接入全矿井的综合自动化系统。
（6）专业的组态工具：可在“向导”的指引下完成系统的“编程”工作，无需掌握PLC或计算机的编程知识，只要了解胶带机系统的工艺要求、设备组成即可。
系统特点
（1）主控机是集上位机、PLC、工业电视监视器为一体的多功能本安型控制机
a.友好的人机界面。12”的TFT液晶显示器，800*600、16位色彩。“软键”和鼠标按钮。
b.显示界面可组态。
c.可现场修改相关的工艺参数。
d.多种运行数据的分析处理功能、运行数据的存贮功能，事件的记录及存贮。
e.多级操作权限管理，完善的操作记录。
（2）丰富的组网能力、接入门槛低
a.具备以太网接口，可直接接入工业以太网，符合当今的技术发展潮流和趋势。
b.对于不具备以太网的场合，可使用RS485接口（MODBUS RTU协议）。
（3）完备的专业控制软件和组态平台
（4）稳定可靠、接口丰富的总线设备
我区采用此套矿用胶带输送机监控系大大提高了工作效率，达到了减员增率的目的，提高了皮带运輸的安全性能。
1、自动化控制的优点：减少岗位人员，最终达到降低成本，提高劳动生产率以获取最大利润是今后煤炭企业在竞争中生存的基础，通过自动化建设实现减员增效、降低成本，提高劳动生产率，而胶带运输系统的自动化控制是煤矿自动化的主要部分。
实现胶带运输系统的自动化控制：
第一、可靠性的传感器可以保证煤矿的安全生产，防止胶带打滑、冒烟、纵撕等重大机电事故及人身事故的发生，改善工作环境，提高劳动生产率。
第二、具有高智能性、高可靠性和操作简单的主控制器的应用可大量减少相应的岗位人员，减少工资投入，并可充实设备维护检修队伍，提高维护质量，减少事故发生，变发生事故后的被动检修为主动的定期检修，提高设备的使用率。
第四、可有效的保护胶带运输机，延长胶带的使用寿命，减少事故停机时间，提高运输能力，增加出煤量。
随着现场总线技术和计算机技术的飞速发展，我们将CAN总线与嵌入式工业计算机应用于煤矿井下，利用现场总线、计算机控制技术、网络技术、工业电视技术和传感器技术，开发出了新一代胶带机控制系统。该系统使得胶带机的控制、保护以及检测功能更加丰富完善，并且具有彩色大屏幕动态图形显示，故障自诊断等先进功能，实现了胶带机的全过程自动化无人值守控制，为煤矿的安全高产打下了坚实的基础。
作者简介
曾祥宇，1976年8月29日出生于黑龙江省鹤岗市，男，2000年毕业于鹤岗矿务局职工大学，大学学历，现在龙煤鹤岗分公司峻德煤矿运行区从事技术工作。
[关键词]工业以太网技术 现场总线技术 煤矿 皮带集控 集控系统 可靠性 现场仪表 以太网交换机 变送器
中图分类号：TP313 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0029-01
井下胶带机的运输系统复杂，环节多，运量大，所用的设备种类多，要求高。对于高产高效的现代化矿井的运输系统就必须做到减少环节，消除煤流的停顿，实行不间断的运输连续化、控制 、检测自动化 ，才能达到高产高效减员提效的目的。
随着计算机技术的飞速发展 ，90年代以来国外先进的矿井采用了工业电视以及运输系统的综合保护，利用现代信息技术与网络技术，传送胶带运输机的各种参数以及图像。实现井下皮带运输的集中监控、监测系统 。这样，除了安排少量的巡检人员外，没有胶带运输机的操作人员和管理人员 。目前，将计算机控制技术、网络技术、工业电视技术、通信技术、电力电子技术，用于井下胶带运输机实现自动控制，自动测量，不紧大大的提高生产效率，增加了煤炭产量而且使设备的可靠性和利用率得到有效提高，劳动人员的安全得到可靠保证，工作环境得到进一步的改善，实现了安全、可靠、经济的运行。近年来，国内自动化研究单位在胶带运输机控制方面作大量的工作。研制出以单片机和可编程序控制器为主的主控机。以灯光、模拟盘、控制台等屏幕显示的胶带动输机监控监测装置。该系统是由PLC（Programmable logic controllr程序逻辑控制）和MCGS组态控制软件控制自动化及远程控制的胶带控制系统。我们运行区目前使用的是全国最先进的新型强力皮带输送机，。强力输送机是大型井下输送设备。这种大型设备主要分布在二水平以新井为中心，南北两冀主要大巷，北部有，南部有1.75千米大皮带基中爬坡皮带400米，平巷二台1600米，第三台皮带中间部是吊挂100多米，全长2600米，是全矿的主要的输送皮带，担负的任务也是最重的。经我局的指示精神把我矿建设为数字化矿井的宗旨于2009年针对我区皮带运输系统进行改造工作，安装皮带集控自动化子系统，采用KJ161型矿用胶带输送机监控系统，可对由多条胶带输送机组成的运输系统及其有关设备进行集中监测和控制，并能和全矿井监控系统联网运行其单台皮安装设备及监测系统的组成如图
KJ161型矿用胶带输送机监控系统功能特点
1 控制功能丰富：能在工控机上集中控制全系统胶带机、给煤机等设备的开停；能逆煤流方向联锁起动、顺煤流方向联锁停止系统中的胶带机；能控制系统中部分胶带机的联锁起动、停止；能按胶带机所需的起动、运行、停止特性实现自动张紧、软起动、功率平衡、可控制动和下运制动等功能。
2 检测保护功能齐全，能准确识别故障性质和位置 配置有胶带跑偏保护、速度检测、打滑和超速保护、沿线急停闭锁和故障位置检测、堆煤检测、动力设备温度检测、驱动滚筒的表面温度检测、自动洒水灭火、烟雾检测、胶带纵向撕裂保护、电机电流和开关故障检测、胶带张紧力检测、连续煤仓煤位检测、运煤量检测等检测保护装置。胶带机沿线急停闭锁开关和总线式通用I/O接口可自动识别沿线总线式监测设备的类型、位置，无需设置地址拨码开关。
3 故障查询及诊断快捷出现停机保护时，自动弹出故障诊断画面，显示故障性质、地点，因而可快速定位故障，及时维修处理。
4 配置视频图像监视装置，可实时监视现场设备的工作状态
5 配置通信信号装置，可实现胶带机沿线起动预告、打点信号及通话联络等功能
6 显示及操作界面直观显示工艺设备的运行状态、生产工况参数、设备故障状态等。具有菜单式操作界面，易于操作。所有的保护值均可以通过滚动光标进行设置，用户还可以根据现场情况屏蔽不需要的保护功能。
7 接插连接方式简便快捷，便于安装、调试和维护
组网、联网能力强以太网+现场总线（CAN）方式，网络结构简明，便于扩展。接口类型丰富，配置有以太网、CAN、RS485及RS232接口，易与其它子系统和设备连接，易与全矿井自动化系统汇接。
高可靠性、简单方便的安装调试源于高效能的CAN总线。
CAN总线是国际化标准总线，由此建立的监控通信接口协议，有利于各生产设备的集中监控，遵守该通信接口协议的任何设备能透明接入监控中心。
（1）嵌入式综合监控主机
嵌入式综合监控主机是由采用嵌入式技术构成的通用的控制器硬件环境和一个专用的应用软件所组成的整体。采用嵌入式计算机为管理控制核心，以WINDOWS CE为通用软件平台，可完成非常復杂的功能；存储介质采用电子硬盘，由于没有机械式硬盘的转动部分，使系统更加稳定可靠，，操作界面简单方便，显示内容丰富；多类型端口配置，使得系统组网灵活，便于组成全矿井综合自动化系统。
（2）智能IO设备
智能IO设备安装简单方便，功能丰富，具有开关量与模拟量的输入输出功能，其通过CAN总线与主控制器进行实时通讯。
系统优势
（1）以嵌入式计算机技术、现场总线技术为核心的，集现代分布控制技术、网络技术及组态软件为一体的系统。
（2）本安型嵌入式计算机：作为主机，集中了上位机和PLC的功能，并具有体积小、轻及高效率的特点；
（3）双向数据总线：以现场总线和其它协议的双向数据总线为主的通信方式，联接各种传感器和执行器，构造了优异的系统结构。使得系统联接简便，电缆用量少，控制范围大，特别适合胶带输送机等沿线分布设备的控制； （4）多种智能传感器和执行器：用分布控制技术提高了系统的可靠性；
（5）工业以太网技术：具有丰富的组网集控功能，方便地接入全矿井的综合自动化系统。
（6）专业的组态工具：可在“向导”的指引下完成系统的“编程”工作，无需掌握PLC或计算机的编程知识，只要了解胶带机系统的工艺要求、设备组成即可。
系统特点
（1）主控机是集上位机、PLC、工业电视监视器为一体的多功能本安型控制机
a.友好的人机界面。12”的TFT液晶显示器，800*600、16位色彩。“软键”和鼠标按钮。
b.显示界面可组态。
c.可现场修改相关的工艺参数。
d.多种运行数据的分析处理功能、运行数据的存贮功能，事件的记录及存贮。
e.多级操作权限管理，完善的操作记录。
（2）丰富的组网能力、接入门槛低
a.具备以太网接口，可直接接入工业以太网，符合当今的技术发展潮流和趋势。
b.对于不具备以太网的场合，可使用RS485接口（MODBUS RTU协议）。
（3）完备的专业控制软件和组态平台
（4）稳定可靠、接口丰富的总线设备
我区采用此套矿用胶带输送机监控系大大提高了工作效率，达到了减员增率的目的，提高了皮带运輸的安全性能。
1、自动化控制的优点：减少岗位人员，最终达到降低成本，提高劳动生产率以获取最大利润是今后煤炭企业在竞争中生存的基础，通过自动化建设实现减员增效、降低成本，提高劳动生产率，而胶带运输系统的自动化控制是煤矿自动化的主要部分。
实现胶带运输系统的自动化控制：
第一、可靠性的传感器可以保证煤矿的安全生产，防止胶带打滑、冒烟、纵撕等重大机电事故及人身事故的发生，改善工作环境，提高劳动生产率。
第二、具有高智能性、高可靠性和操作简单的主控制器的应用可大量减少相应的岗位人员，减少工资投入，并可充实设备维护检修队伍，提高维护质量，减少事故发生，变发生事故后的被动检修为主动的定期检修，提高设备的使用率。
第四、可有效的保护胶带运输机，延长胶带的使用寿命，减少事故停机时间，提高运输能力，增加出煤量。
随着现场总线技术和计算机技术的飞速发展，我们将CAN总线与嵌入式工业计算机应用于煤矿井下，利用现场总线、计算机控制技术、网络技术、工业电视技术和传感器技术，开发出了新一代胶带机控制系统。该系统使得胶带机的控制、保护以及检测功能更加丰富完善，并且具有彩色大屏幕动态图形显示，故障自诊断等先进功能，实现了胶带机的全过程自动化无人值守控制，为煤矿的安全高产打下了坚实的基础。
作者简介
曾祥宇，1976年8月29日出生于黑龙江省鹤岗市，男，2000年毕业于鹤岗矿务局职工大学，大学学历，现在龙煤鹤岗分公司峻德煤矿运行区从事技术工作。