矿井胶带运输机集控与远程监控系统应用研究

矿井胶带运输机集控与远程监控系统应用研究

摘要：通过矿井胶带输送机集控及远程监控原理的详细解译，实例分析了该系统应用于祁南煤矿主运皮带机的安全与经济效益。结果表明：该监控系统各指标均达设计要求，可实现联网同步与多台集中控制；其中的远程监控技术及巡视功能，尤以技术新颖、操控简便、人机交互的特点为使用单位所普遍推崇。实践证明该系统科学合理，技术含量高，动作可靠，功能齐全，安装方便。因此在强力皮带机控制系统中具有更为广阔的应用前景。

关键词：煤矿胶带运输机集控远程监控

1 引言

煤炭是我国主要能源，在国民经济发展中占据重要位置，随着煤炭行业不断向着高产、高效、集约化方向的发展，生产设备越来越趋向大型化、先进化，然而与生产紧密相联的皮带运输监测和控制技术却并未随之相应提升。因而改变落后的生产工艺和技术装备势在必行。

众所周知，煤矿生产效率的全面提高须借助皮带机监测和控制技术。皮带运输监测和控制系统的技术提升或产业升级，有助推进煤矿信息化发展。一方面矿井生产集约化程度越高，便要求生产设备工作越稳定可靠，即要求对设备工况的监测和控制的反应越实时、准确、快速；另一方面煤矿信息化程度的提升，亦会促进皮带运输监测和控制系统的发展。

近些年，煤矿皮带运输控制技术整体仍停滞于功能单一、技术落

后的几种传统控制方式上。国内虽出现多种集控产品，但弊端颇多：操作员须守于现场对皮带机的运行进行简单重复操作与巡查，而此期间却对皮带机中间或机尾段可能发生的意外事故一无所知，从而隐伏重大安全隐患。伴随我国信息化进程的全面启动，煤炭行业电子技术自动化、网络化得以飞速发展，使得煤矿皮带运输远程监控成为可能。

煤矿胶带运输机集控系统运行安全可靠与否直接影响矿井的经

济效益，因而提高系统的可靠性与安全性、实施集中监控、实现系统的综合保护显然十分必要。

2 系统控制原理

该控制系统分别由地面部分、井下部分和宽带传输平台组成，其中地面部分由综合监控软件、网络终端、图形工作站、工控机等构成；井下部分根据控制需要由多功能操作台、控制箱、各种传感器和磁力起动器组成；传输平台主要由信息传输交换装置、矿用阻燃光缆、矿用阻燃通讯电缆、接线盒等组成，见图1。

自动化控制流程

图1 煤矿胶带运输自动化监控系统示意图

如上图示，操作台向控制箱中的plc（可编程逻辑控制器）发出控制指令（如起动、停止等），接到指令后plc按事先设定程序将控制信号转换为易处理的数字信号，继而给磁力起动器下达指令，以实现皮带机的开、停控制。

操作台设置“集控”、“就地”、“闭锁”、“检修”和“手动”等五

档开关供选择操控。其中“集控”档时皮带机按煤流原则，依前、后级皮带机起停状况，经接点输入或网络通讯实行集中控制，实现逆煤流起车、顺煤流停车；“就地”档时司机在操作台控制本条皮带机的起停，所有接入的故障保护功能均有效，皮带机按plc控制程序起停；“闭锁”档时控制箱的plc处于不运行状态，“手动”亦无法运行；“检修”档和“就地”档类似，用于某个故障保护传感器异常需检修时切除所有外部故障保护功能（除不可切除保护外）；“手动”档则用面板上的张紧电机和主电机起、停，如出现故障则不自动停车（除拉线外）。

整个系统的优先控制权设于井下多功能操作台，操作者依据需求可自主选择地面远程监控和井下现场集控。当选择地面远程监控时，系统按事先设定地址进入实时动态浏览和控制界面，各种控制信号和运行参数自动显示于面板，操作者输入授权密码后方可按皮带机尾传输的控制信号进行开、停操作；可按煤流原则将井下输送机集中控制优先权授予煤仓上口的皮带机，依实际需求在操作台上选择“单机运行”、“多台联控”和“巡检”等操作按钮，以实现皮带机运行时的安全隐患排查和应急需要；此外，若将控制计算机跟工业控制网、打印机连接，可实现监测数据的分析处理、储存、查询、打印等实时操作，并可经服务器上网发布，实现监控资料的实时共享。

3 控制系统应用实例分析

3.1 应用概况

淮北矿业集团与上海普昱公司、宝信公司在项目调研、方案论证、资料收集基础上展开历时10个月的设计研发、设备加工、性能检测及井下实际作业测试，合作开发出“胶带输送机集控及远程监控技术与系统”，并于祁南矿主运皮带机系统中尝试推行应用。

3.2 系统优势功能

（1）地面集控功能

在获得控制权的前提下由计算机向地面主站plc发出控制命令，地面主站plc把控制命令通过工业控制网传达至井下胶带机控制箱和机尾给煤机分站箱以完成整个系统的控制。此外，打开地面控制室的操作电脑，依事先设置的ip地址进入操作界面，界面上清晰显示出皮带机运行模拟图形及各种参数（如皮带机张紧力、皮带机带速等）。依据井下主机1#操作台选择的控制方式，如需地面集中控制，则将井下操作台控制方式选择按钮置于远控位置，地面操作人员输入事先设定的密码，进入操作界面，对界面显示的按钮进行起动和停止操作，同时实现两条皮带机的集中控制；在联网计算机上依据设定地址进入浏览界面，可对皮带机运行动态模拟画面及相关参数实时预览，实现主要运转部位的视频监控，经对比验证电脑界面模拟画面运行状态与井下实物相互吻合。

（2）运行参数实时显示功能

系统运行时人机交互界面可实时显示所有皮带机运行参数信息（电压、电流、皮带运行速度、电机温度等），且当需查看某条皮带机单独信息时，可进行分屏切换；另外，设备的紧急停车和闭锁

停车，可远程显示皮带机出现的故障类型及对应位置并对故障实时报警，同时进行有声提示与记录。

（3）多方式自主操控功能

系统配备多种功能开关可进行自主选择切换，另具多种运行模式、控制方式供转换操控。一般正常生产时选用远控方式，设备按要求顺序和流程由地面控制台操作启停；集控方式操作时，可在井下主站操作台操作，设备按要求顺序和流程启停；就地操控时，可在现场操作单部皮带启停。

（4）巡视功能

皮带机操作人员在巡视的操作方式下，可脱离操作岗位，在整个皮带机巷进行巡视，发现故障利用就近的拉线开关，停止皮带运行处理故障；处理完毕，拉线开关复位，皮带机按预设程序恢复运行。从而有利消除了皮带机运行的重大安全隐患。

（5）视频实时监控功能

如图2所示，该系统具备可视监控功能，通过监控画面可观察皮带机的煤流状态。

图2 流煤状态实时监控画面

此外，作为整个系统控制中心的井下胶带运输机控制台，具有选择控制优先权的功能，能设置系统运行参数。操作台设置文本显示屏，能显示系统工作状态和各主要设备电压、电流、皮带张力、皮带速度。跑偏和拉线在文本显示屏能定位显示，便于设备维护。3.3 应用效果评析