煤矿钢丝绳牵引胶带输送机集中控制系统

煤矿钢丝绳牵引胶带输送机集中控制系统
朱文军，盛邦清
（新汶矿业集团有限责任公司华丰煤矿，山东宁阳271413）
摘要针对我国煤矿钢丝绳牵引胶带输送机的实际情况，综合运用本安型PLC、信道集成、语音通讯、视频监控、安全智能广播等自动化控制技术，建立了一个全程操作、调度、监视网络，实现了主运系统的无人值守和矿井应急救援，提高了整个矿井生产效率和现代化管理水平。

关键词钢丝绳牵引胶带输送机远程集中控制无人值守信号集中处理应急救援
中图分类号TD63+4．1文献标识码B
Coal mine wire rope traction belt conveyer central control system
Zhu Wen－jun，Sheng Bang－qing
Abstract For China＇s coal mines actual situation of wire rope traction belt conveyer，the integrated use of intrinsically safe PLC，channel integration，voice communications，video surveillance，security intelligence broadcast，etc，establish a network of a full operation，scheduling，monitoring，to achieve the main transportation system unattended and mine emergency rescue，improve the production efficiency and modern management of the entire mine．Key words wire rope traction belt conveyer remote central control unmanned watching signal centralized process emergency rescue
华丰煤矿根据自身特点，结合国内外先进经验，在充分调研的基础上，开发了钢丝绳牵引皮带机集中控制系统，建立一个全程操作、调度、监视网络，实现了系统集中控制、固定和移动语音通讯、视频监控、信道集成和安全智能广播系统的集成。

系统共分为自动化控制、固定和移动语音通讯、视频监控、信道集成和安全智能广播等5个子系统。

1自动化控制层
1．1过程监控层
过程控制子系统实现沿线及电机、减速箱、开关等设备保护的接入和各种参数的监测，及执行信息管理层下发的各种命令和情况反馈。

针对该矿钢缆机应用实际情况，开发了钢缆机智能保护器。

它采用插接件结构和本质安全性PLC，具有独立的语音通讯和安全保障回路，通过智能I/O接口将沿线传感器、执行器及各种保护接入系统，并通过一根电缆实现语音、数据的传输和电力供应，各钢缆机智能保护器之间信息交换和连锁既可以通过自身的通信接口自成网络，也可通过以太网传输。

具体特性为：（1）本安型PLC。

本系统采用了本质安全型可编程控制器，具有通用型、高性能、高可靠性的特点，适用于煤矿井下有甲烷和煤尘爆炸危险的环境中。

PLC可采用多种语言编程，如LAD、STL、功能图等进行软件编程，软件可通过本地或网络下载至PLC，保证了应用的灵活性。

（2）固定语音通讯。

固定语音系统，实现各地点对讲电话，联络打点，起动预警，故障报警。

系统集成
*收稿日期：2011－11－22
作者简介：朱文军，男，高级工程师，毕业于中国矿业大学，长期从事矿山机电技术管理工作，现为新矿集团华丰煤矿机电矿长。

有后备电池，可在断电的情况下使用48h。

系统关键部件全部为原装进口，如麦克风、扬声器等，保证了通话效果。

音量和音质可调，电话声强最大可达106dB，传输距离单向可达200m。

（3）独立安全回路。

系统具有独立的安全保障回路。

胶带输送机沿线保护（如断绳、断带、脱槽、沿线急停等）通过智能接口接入系统，同时控制电缆就是拉线急停开关，在任何情况下按下急停开关或拉动通信电缆，都能保证设备立即停车，保证人员及设备的安全，使系统具有高度的可靠性和安全性。

（4）插接件结构。

系统采用简便快捷的直插式插接件结构，使系统在恶劣的环境中也能快速准确的安装和更换，提高了系统的可维护性。

（5）丰富的输入输出接口。

系统具有丰富的输入输出接口，便于现场各种控制和辅助设备的接入，保证系统的兼容性。

（6）较强的实用性和可扩展性。

系统具有较强的实用性和可扩展性，可以组成不同的控制规模，小到一条钢丝绳牵引皮带机，大到整个主运系统及至全矿井的生产过程控制。

1．2信息管理层
信息管理层实现灵活、全面的信息管理和过程控制，具体功能为：
（1）实时、全面、灵活的显示系统运行工况如皮带速度、电机速度、励磁电流、沿线保护（如断绳、断带、脱槽、沿线急停等）等信息，并以表格、图形等方式直观的显示出来，便于岗位工全面了解系统运行工况，及时发现和排除系统故障。

（2）系统数据查询。

系统提供完善的归档功能，可通过多种方式对系统历史数据进行分析，以便及时调整系统运行工况、发现系统存在的（下转第107页）
（上接第104页）问题和安排检修。

（3）多种控制方式。

具有地面集中自动控制（远方自动）、地面集中手动控制（远方手动）、就地控制等3种控制方式，并可根据用户需求进行定制，满足现场各种控制要求。

2语音通讯
（1）固定语音通讯集成在钢缆机智能保护器中。

（2）移动通讯
移动通讯方案有多种选择，既可以选用3G网络，也可以选用WIFI等技术。

经过仔细研究、比较，最终选用成本较低，易于管理和维护，工人也比较熟悉的漏泄通讯系统。

本系统采用长距离高频泄漏通讯系统，敷设漏泄通信电缆7000多m，地面机房还设有发射天线，信号可覆盖矿地面皮带机房附近的广场、四条皮带传输大巷机头至机尾及各车房。

工作频率：下行165MHz频段，上行145MHz频段，工作方式：异频双工，巡检及管理人员下井时携带手机，解决地面控制室与主运系统沿线巡检人员以及巡检人员之间通讯、打点问题，提高系统的可靠性和实用性。

3信道集成
为解决视频、数据各自单独传输的缺点，及为矿井以后新上自动化控制系统提供高速、稳定、可靠的数据传输通道，实现数据、视频、语音的三网合一，系统实现了信道集成。

系统采用千兆工业以太环网，并结合VLAN技术、路由技术、流控技术及冗余技术，保证传输的实时性、稳定性。

VLAN技术实现在一台交换机内视频、数据的独立传输；流控技术实现区分服务，保证关键控制数据的优先传输；光纤环网具有冗余管理器，能连续监视网络状态，当探测到环中线路或交换机故障，能在0．3s 内启动备用线路，保证了传输通道的可靠性。

4安全智能广播系统
本系统由控制主机、传输通道、主音箱和副音箱组成。

系统具有自动开关，定时播放，优先级播放等功能。

控制主机，实现对系统的集中控制，传输通道实现系统的信号传输，主音箱接收控制主机通过网络传来的音频控制信号，并将音频信号解码放大处理后再通过电缆传输到副音箱中，副音箱接收主音箱的音频信号，并进行播放。

系统具有良好的扩展性、控制、清晰的音质和领导网上讲话功能。

每个主音箱均有一个独立的IP地址，可播放不同的节目；系统采用先进的压缩算法，即减少了网络带宽的占用又保证了音质清晰；同时支持领导网上讲话功能。

领导在办公室就可对整个系统讲话，也可以对任选终端讲话。

5经济和社会效益
5．1经济效益
实现了无人值守，整个系统精简井下岗位工42人，每人按每月3000元工资计算，年可节约资金3000ˑ42ˑ12=151．2万元。

应用该系统后，可对整个系统进行全面的系统调度、合理调度原煤及人员运送时间，减少系统起、停次数，年可节约电费20万元。

通过合理调度、系统审计、故障快速定位，年可节约维护费50万元。

共计221．2万元/年。

5．2社会效益
系统投入运行后，保护灵敏可靠，系统运行及停止均在地面远程操作，远离了噪音干扰，减少了下井人员，保证了职工人身安全。

系统开发的安全智能广播系统，搭建了一个矿井在突发状态下的救援指挥和正常状态下职工培训及娱乐平台，提高了矿井现代化管理水平和矿井减灾、抗灾能力。