基于信息化的煤流运输集控系统研究及应用

基于信息化的煤流运输集控系统研究

及应用

【摘要】

煤矿生产是一个复杂的系统工程。煤流系统由各类胶带运输机、给煤机、煤

仓前后连接，共同完成上千米距离的原煤运输，是煤矿生产不可或缺的组成部分。目前煤流系统各岗点用人较多、设备型号各异、信息化程度较低，通过井下煤流

运输集控系统的探索及应用，实现控制范围内所有工艺设备及其辅助设备的在就

地和远程顺序控制，能够在井下和地面集控室实时设定各种运行、生产工艺参数，实时监视各设备的当前状态及参数、报警状态，实现设备保护等功能，进而完善

设备点检系统、产量均衡系统、专家智能决策、移动互联手机APP等相关系统。

关键词：煤流系统、精益设备管理、信息化、减人增效

1.

基于信息化的井下煤流运输集控系统的研究设计

1.先进性需要采用先进的技术和设备，确保系统的功能、性能优质，运行

可靠，在技术、管理方面居国内同行业最先进水平。

2.可靠性在进行方案设计时，必须确保设计的系统具有高可靠性。

3.可扩展性在考虑配置时，为系统今后的完善、提高留有充裕的扩展容量；系统必须具有灵活的网络结构，将来系统的扩展在本期系统的基础上增加部分设

备即可实现，无须变更本期系统的软件、硬件，不影响本期系统的运行。

4.灵活性系统的总体设计便于工程的分步实施，确保系统按期投入正常生产。

1.

基于信息化的井下煤流运输集控系统的现场应用

（一）集控部分

主要包括控制胶带启停、给煤机控制、磁力启动器控制、变频器的控制；为

实现监测监控要求，现场设备必须具备通讯接口，以保证开关、变频器等设备运

行状态数据能够全部上传。

（二）现场监测部分

主要包括胶带机、给煤机、煤仓、电机、变频器等生产及其辅助设备工况监测，完成故障报警、保护动作报警。报警显示可以显示位置信息，便于及时查找

和排除故障。实现对主煤流生产系统设备的远程集中自动控制，达到主煤流生产

系统全自动流程联锁的监控要求。

（三）监控部分

1.能调用主胶带运输系统设备供电的各个馈电开关、磁力启动器、变频器等

运行参数、整定参数、故障参数；并能对电控系统实现远距离控制。根据操作人

员不同，设定不同的使用权限，各司其职；根据工艺流程及联锁关系实现各设备

的集控/就地、手动/自动/检修等状态的控制；实时设定各种运行、生产工艺参数，实时监视各设备的当前状态及参数。

2.系统以PLC控制系统为核心，与上位计算机、防爆PLC控制站、胶带机保

护传感器等组成PLC分布式监控系统。总体结构可以分为三层结构：数据感知层、PLC控制层和监控信息层。

3.系统控制采用集控室集中操作为主，就地操作为辅（或应急）的控制方式。系统留有开放式数据接口（OPC Server）与信息平台之间数据共享，实现管控一

体化。

4.在井下每条胶带配置监控主站（PLC控制箱）、给煤机配置分站，实现设

备的监控控制，在胶带机电机控制处分别设立一套矿用隔爆兼本安型可编程控制

站和操作台（操作台配置组态的显示屏），完成对该煤流胶带机系统受控设备的

集中控制；系统实时显示系统数据，及时播报系统故障及报警点，形成历史记录，供后期查询及打印报表等。

5.系统控制网络采用光纤进行传输，建议视频与控制系统网路分开，沿线布

置百兆光及以上网络进行数据的传输（满足系统需要）。接口采用光口、网口或RS485接口，带宽不低于100M。

6.单条胶带系统建设，采集每条胶带的电压、电流等传感器参数；控制站之

间采用光缆进行通信，同时传输视频信号，提高光缆利用率；保证系统稳定性。

7.每个转载点、给煤点、煤仓上下口、驱动部、机尾滚筒处安装高清摄像仪，视频监控装置像素不低于200万，可在地面进行录像存储，视频存储时间90天

以上，存储硬盘要留有冗余量；视频沿线布置百兆及以上光网络进行传输（满足

视频传输需要），与控制系统网络分开。摄像仪数量分为固定式和球形摄像仪。

（四）集中控制室

1.集中控制室由上位机、网络交换机、UPS电源、打印机等设备组成。

2.控制主机均采用双机热备方式；上位机选用3台工业主机，均配置触摸屏。完成编程及监控监视功能。控制系统的操作和监视均采用计算机操作方式。

3.集控室安装一台不间断电源，后备时间不少于2小时，为集控系统提供不

间断稳压电源，保证系统运行的稳定性和可靠性。

4.系统软件由监控软件、编程软件、故障诊断系统软件及数据管理软件组成，它们分别实现PLC网络上位机人机接口的监视和控制、PLC逻辑控制功能以及系

统内部、外部的数据接口、故障诊断分析、趋势及曲线查询与分析、报表查询等

功能。

5.上位机组态监控软件选用西门子公司的最新实时监控组态软件WinCC系统

平台，实现图形监控、动态图形显示、历史数据采集管理、状态趋势图、自诊断、报警等诸多功能；并提供多种数据接口（ODBC、OPC、DDE）实现数据的共享与传播。

6.PLC编程软件选用西门子公司博途编程软件，软件支持功能块图、梯形图、顺序功能流程图、指令表、结构化文本等多种方法编程，既可离线又可在线进行

组态和下载。

（五）视频监控系统

1.摄像仪采用红外网络型，不低于两百万像素，采用数字网络形式进行传输，通过光缆汇聚到交换机上传到地面；

2.图像识别系统对于皮带关键点进行视频图像识别。

（六）专家智能决策策略

（1）系统首先对胶带运输系统进行分解，根据机械和电气两个类别进行拆分。通过设备管理系统对类别进行管理，对不同的部分指定不同的检修周期、报

废周期、日检修内容、周检修内容、月检修内容和年检修内容。系统根据设置的

周期自动预计提醒检修内容，同时可以打印生成检修清单，方便人员检修。

（2）对胶带运输机运行中出现的故障或检修中发现的问题进行闭环跟踪，

直到问题的到解决，同时通过C/S的应用程序实时读取胶带控制系统的控制数据，为统计胶带运输机运行时间和带载运行时间进行采集和统计。形成胶带运输系统

的设备运转率、设备可运转率、故障停机率、设备完好率的柱状图，为职能部门

制定、优化巡检计划提供数据支持。

（七）移动互联平台（APP）

基于井下WIFI无线信号传输，通过组建胶带沿线的无线网络并连接至矿井

工业环网交换机，移动遥控带式输送机紧停、闭锁实时查看带式输送机相关视频

信息，从而达到操作人员发现问题。使手持移动终端设备可通过无线网络读取胶

带运输系统运行参数。

1.

实施效果及推广价值