煤矿带式输送机监控系统的设计

煤矿带式输送机监控系统的设计

【摘要】随着工业技术的发展与应用，现代大型的煤矿生产自动化水平逐步提高。在斜井提升的煤矿中，带式输送机是原煤运输的核心设备，其安全性、可靠性直接关系到煤矿的安全生产。因此，加强其中的技术研究是非常有必要的。目前，大部分煤矿的带式输送都配备了监控系统，它采用先进的自动化技术、通讯技术以及信息技术，将带式输送机的各种运行参数进行采集分析，不但提高了设备的生产效率，更为人身和财产安全提供了保障。本文将围绕带式输送机监控系统的设计进行研究，进而阐述自己的一些观点看法。

【关键词】带式输送机；监控系统；功能和设计

现代煤矿的原煤运输系统往往由多条带式输送机组成，而每条带式输送机又由驱动、传动、保护、制动等多个部分组成，运输系统线路长，设备组成复杂，以往的人工操作巡视已不能满足生产要求。于是，带式输送机监控系统应运而生。它不仅能提供远程控制功能，还能实现设备的保护与相互闭锁功能。带式输送机监控系统将来自各条皮带机的现场数据（如电机轴温、煤仓煤位、工作电流等）进行整合分析，然后通过直观的方式提供给操作人员。下面将从系统的功能要求与设计过程两个方面展开叙述。

一、系统的功能要求

原煤运输线路具较长，生产的环节多而且复杂，设备的负荷变化比较大，电力损耗比较大等的特点，而且在使用的过程中容易发生停车事故。面对如此复杂的系统，煤矿企业要想达到高产高效的生产水平，做好控制系统的设计是必然的需要。煤矿的带式输送机监控系统能够集控制、监测、管理、保护等功能一体[1]，使原煤的输送达到智能化、自动化和控制管理一体化。煤矿带式输送机控制系统应具备以下功能：

1.控制及联锁功能。

a.控制系统要具备集控、就地、闭锁、检修、自动、手动、低速验带等工作方式的切换功能。

b.系统能够实现胶带输送机各组成设备的联锁启动、停止，并能按胶带输送机所需的启动、运行、停止等特性实现自动张紧、软起动、功率平衡等功能。

c.系统能够实现在工控机上集中控制胶带输送机、CST、给煤机、高低压配电设备等全系统组成设备开停的功能。

d.系统能够实现在逆煤流方向联锁启动，顺煤流方向联锁停止运输系统中的胶带输送机或刮板输送机等关联设备的功能。

2.监视与保护功能。

a.控制系统要配置有胶带输送机跑偏保护、速度检测、打滑和超速保护、沿线急停闭锁等功能，还要具备故障位置检测、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、煤仓煤位、运煤量检测、CST以及高低压配电装置的工作状态的检测、报警等功能[2]。

b.监控系统应采用大屏幕彩色液晶显示器，提供数据显示、图形显示、声光及语音报警、远程访问等多种交互界面。交互界面通过动画、图形、汉字等多种方式直观显示工艺设备的运行状态、生产工况、设备故障状态、配电系统状态、报警组态画面。

3.专家诊断功能。在监控系统中集成专家数据库，当出现停机保护时，系统不仅能自动弹出故障诊断画面，显示地点，还能根据专家数据库判断故障性质，给出可能的故障原因。便于现场人员及时进行故障处理，缩短故障恢复时间。

4.带式输送机沿线应配置通信信号装置，实现胶带输送机启动预告、打点信号及通话联络等功能。

5.控制系统要具备菜单式的操作界面，所有的保护值均可以通过操作界面进行设置[3]，工艺控制参数可方便进行调整优化。为保证控制系统安全，可根据用户的不同需求，进行安全权限设置。

6.设置UPS电源，在事故状态下为矿用工业控制计算机和配电系统微机综保装置供电，保证设备安全及资料和记录不丢失。

7.数据记录功能。为便于进行故障诊断及事故分析，控制系统应具备数据记录功能，将各类报警数据及重要操作要记录在存储器中。

8.扩展功能。控制系统在硬件和软件上应具备通用的接口，以便于进行系统的功能扩展。如在带式输送机控制系统中接入监控摄像头，将关键地点的影像数据提供给操作人员。这样，便可轻松实现“运筹帷幄之中，决胜千里之外”。

二、系统的设计过程

在煤矿带式输送机的生产线中，其监控系统主要是由现场控制设备、过程控制设备、监控管理设备等组成的体系，它们之间通过工业互联网进行连接。现场控制设备主要负责向控制中心反馈信息并且执行控制中心的命令进行具体的控制；过程控制设备主要负责采集系统运行中的数据，然后工作人员通过相应的控制手段对设备进行实时控制；监控设备可以实时的显示系统运行中的情况，工作人员在必要的时候可以直接在屏幕上进行相应的操作，通过网络发出命令，对设备进行控制，而且还可以提高数据分析的功能。带式在地面的调度中心设置监控主站，实现对运输机的集中监控。带式输送机的监控系统主要由以下三部分构成：（1）控制中心，其核心组件一般为PLC；（2）监控中心，也称之为上位机；（3）

前端数据采集系统，即各类传感器件。前端数据采集系统采集输送机在运行时产生的模拟量或数字量数据后，将数据送往至控制中心的数据输入单元，然后，通过控制中心的通信接口进入到监控中心服务器，进而实现其监控效果[4]。

控制中心主控站和分站之间通过现场总线来完成信息交换。控制箱根据控制台所发送的信号和传感器采集到的数据，经过内部控制中心的逻辑运算，然后再把有关信息反馈给控制台，从而使控制台能够实现报警、显示、切掉电源等功能。为了保证系统的可维护性、安全性和可扩展性，控制中心程序应采用模块化设计。例如，在对CST（controlled start transmission）即可控制起动运输装置的可控制部分、皮带保护部分等进行设计时，可以将它们分成不同的模块，使这些模块相互独立，以便在某个部分发生故障的时候不影响其他部分的正常运行。控制中心的程序内容可以分为启动初始化和正常运行两个方面，在设备通电时，系统会自动的进入到初始化的状态，对相应的设备进行检测，同时也对上位机和下位机的通信状况进行调节，检测其通讯连接是否完整，在初始化程序完成后，系统就开始进入到正常运行的状态。

在大中型的煤矿生产中，带式输送机的运输线都相对的比较长，要使煤矿生产具有一定的高效率，对带式输送机的控制系统来说就要求具备一定的标准。在带式输送机的控制系统中，可以采用模块化的设计方法，首先要在总体上对模块的内容和结构进行分析和设计，要重视模块的结构和层次化的特点[6]。将控制系统分为信号采集、程序处理、控制信号输出等独立的模块，设计思路如下图所示。西门子S7系列PLC具有模块化设计、模块诊断、安装调试方便、过程监视等特点，可以很好地应用于带式输送机控制系统。

带式输送机的监控系统中，系统控制的部件及关联设备较多，要执行的命令复杂多样，这为系统控制程序的编写增加了难度。此外，煤矿企业对安全生产有极高的要求，一旦控制程序发生错误，其造成的损失往往难以估计。带式输送机监控系统的控制程序编写要结合现场实际，并应在调试阶段针对各种不同生产条件进行试验和参数调整。建议将各种常用的、成熟的程序段设计成模块式，在需要时调用即可。

三、结束语

带式输送机监控系统能够实现控制、监视、保护、检测和管理功能于一体，使原煤的运输实现自动化、智能化，具有操作方便、功能全面的特点。带式输送机监控系统的运用，节约了人力资源成本，降低了工人的劳动强度、减少事故发生率，有效地提高了生产效率，降低了人身和财产损失的风险，为煤矿的安全生产奠定了良好基础。

参考文献

[1]于书敏，贾存良，张闯志.带式输送机监控系统的设计[J].煤矿机械，2011（10）：25-26.