自動化在采區原煤運輸系統中的應用

摘 要：該文介紹了PLC可編程控制器在采區原煤運輸系統中的應用，通過PLC編程控制，實現了采區原煤運輸系統每部皮帶機的聯鎖及集中控制，提高了原煤運輸系統的可靠性、穩定性，使人力資源得到了整合，達到了企業減人提效的目的，有極好的安全效益和經濟效益。

關鍵詞：PLC；集中控制；減人提效；自動化；上位機；

中圖分類號：TD634 文獻標識碼：B 文章編號：1674-3520（2014）-03-000241-01

華恒礦業公司作為年產百萬噸的大型礦井，隨著綜采、綜掘工藝的應用，原煤產量不斷提高，采區運輸系統均為獨立控制，系統分散，控制方式不靈活，系統運行狀態及故障不能及時發現并處理，造成事故時間過長，影響礦井正常生產。為了解決原煤運輸系統的不足，我公司對八采區原煤運輸系統進行了自動化改造。

一、系統情況

華恒礦業八采區運煤系統安裝4部皮帶機，采用西門子S7-200型PLC為核心控制器，配合上位機軟件，實現原煤運輸自動化控制。具體如下： 1、控制柜配置：在煤倉附近安裝一臺礦用隔爆型PLC控制柜。PLC控制柜：采集皮帶啟動器狀態及電流、隨機保護狀態和打點反饋，控制皮帶的啟動停止，打點輸出。PLC控制柜信號借助視頻柜內交換機通過光纜將PLC信號傳至八采變電所環網交換機。2、視頻柜配置：在煤倉附近安裝一臺防爆視頻柜。解碼器：通過解碼器將網絡信號轉換成模擬信號接防爆電視。交換機：通過交換機將現場攝像頭網絡信號傳輸至八采變電所環網交換機。3、操作臺配置：在煤倉附近安放一臺操作臺，放置PLC柜、防爆電視等設備。防爆電視：實時顯示防爆攝像頭畫面。4、隨機保護部分：四條皮帶分別配置一套隨機保護，包含主機和傳感器以及語音通話設備。隨機保護主機：采集各個保護傳感器信號，并根據保護等級進行相應的動作，實現報警，通過對講機可以實現對講通話。傳感器：堆煤傳感器、煙霧傳感器、跑偏傳感器、溫度傳感器、速度傳感器、灑水電磁閥。5、語音通訊部分：沿皮帶運輸巷每隔150米安裝一臺KXT101-H礦用控制通訊信號器，實現機道內語音通訊、系統打點。

二、控制方式

1、操作方式分三種方式：遠程、集中和就地。（1）遠程：當轉換開關打到遠程模式時，系統處于遠程遙控狀態，即由地面對原煤運輸系統進行控制，并實時監測系統的運行狀態。在遠程模式下，由上位機作為主要操作設備，對系統進行各項參數的設定以及控制命令的下發。在遠程模式下控制方式分兩種：解鎖控制和聯鎖控制。 a、解鎖控制：在上位機上選擇“解鎖”控制方式時，可通過上位機進行單部皮帶的啟停控制。b、聯鎖控制：在上位機上選擇“聯鎖”控制方式時，可通過上位機“聯鎖啟動”或“聯鎖停止”按鈕控制皮帶按照預先設定好的順序進行啟動和停止。在此控制方式時，也可按照皮帶啟動順序單步開停每一部皮帶。（2）集中：當轉換開關打到集中模式時，系統處于就地集中控制模式，即使用PLC柜按鈕完成皮帶的啟停控制，皮帶運行過程中，系統自動檢測設備的運行參數，發生故障自動停機并提示報警信息，皮帶運行參數及報警信息通過圖形顯示器顯示。在集中模式下，PLC柜作為主要操作設備，對系統下發控制命令。在集中模式下控制方式分兩種：解鎖控制和聯鎖控制。a、解鎖控制：通過PLC柜按鈕選擇“解鎖”控制方式時，可通過PLC柜按鈕進行單部皮帶的啟停控制。b、聯鎖控制：通過PLC柜按鈕選擇“聯鎖”控制方式時，可通過PLC柜按鈕選擇顯示屏上的“聯鎖啟動”或“聯鎖停止”，控制皮帶按照預先設定好的順序進行啟動和停止。（3）就地：當轉換開關打到就地模式時，系統處于手動操作模式，即保持現有的操作方式，整個系統完全脫離控制器，通過隨機保護主機手動單臺就地操作各臺設備，作為檢修或控制系統出故障時應急操作方式。

三、功能情況

1、基本功能：實現皮帶一鍵自動啟停控制，并實時顯示各皮帶狀態，隨機保護主機采集皮帶運行時傳感器狀態，在發生故障時停機。通過選擇不同的控制方式，皮帶可通過現場隨機保護主機控制，也可通過PLC柜按鈕進行控制，還可以通過地面上位機進行遠程控制2、上位機功能情況：（1）故障診斷、實時報警與歷史報警查詢功能。根據皮帶從啟動到運行每個階段的各項參數，設定故障報警值，以判斷皮帶是否按正常程序運行，故障診斷包括以下內容： a、啟動失敗報警：開關得電時，下發啟動命令，若程序沒有讀到開關運行狀態反饋點，或電機電流為0，則判斷皮帶啟動失敗，停止程序繼續運行。b、隨機保護報警：在皮帶正常運行過程中，現場出現堆煤、煙霧、跑偏、急停、打滑、溫度保護動作，根據現場隨機保護主機設置的報警等級輸出報警信號，程序讀取到隨機保護主機發出的報警信號進行報警并停機。c、歷史報警查詢功能，對過去時間發生的報警信息可通過上位機進行選擇查詢。 （2）故障或傳感器可以通過上位機屏蔽。（3）皮帶各項參數數據曲線記錄、歷史報表查詢，通過上位機查詢過去時段內報表數據。（4）上位機原煤運輸自動化動畫效果顯示，皮帶運行動畫顯示。（5）皮帶運行記錄查詢，通過上位機查詢過去時段皮帶的運行記錄。3、隨機保護報警功能情況。就地模式隨機保護報警：皮帶正常運行過程中，現場出現堆煤、煙霧、跑偏、急停、打滑、溫度保護動作，隨機保護主機會語音提示報警類型，并根據設置的報警等級進行動作，只報警不停機或報警并停機。4、PLC控制柜功能情況。PLC柜采用西門子200系列PLC為核心控制器，實時監控皮帶的各種運行狀態，程序通過對皮帶的狀態進行分析，對皮帶進行可靠地控制，最大限度的避免事故的發生。PLC柜配置8個按鈕，一個顯示屏，顯示屏實時顯示皮帶運行畫面，皮帶各項狀態以及報警信息等；通過前面板8個按鈕的組合使用可以完成對皮帶的控制、畫面切換、報警查詢等功能。

四、效果分析

隨著PLC可編程控制器在礦井的大量應用，基于PLC控制的皮帶機也越來越受到用戶的廣大歡迎。其主要優點有：（1）可靠性高，抗干擾能力強，特別適合井下潮濕的運煤系統。（2）配套齊全，功能完善，適用性強。（3）系統的設計、建造工作量小，維護方便。（4）可實現機電一體化。

五、經濟效益及安全效益

1、普通采區原煤運輸系統，每部皮帶機需配備3名崗位工，八采原煤運輸系統有4部皮帶機，則需要崗位工12名，替班人員3名，按每名崗位工每月工資3800元，則每年需要支出崗位工工資68.4萬元；實現自動化控制的采區原煤運輸系統，只需在第一部皮帶配備3名崗位工，替班人員1名，巡查人員1名，按每名崗位工每月工資3800元，則每年需支出崗位工工資22.8萬元，每年可以節約資金45.6萬元。2、通過原煤運輸自動化控制，提高了原煤運輸的安全運轉系數，減少了崗位工，實現了遠程集中控制。

六、結束語

自動化在采區原煤運輸系統中使用后，不僅提高了原煤運輸的安全可靠性，實現了自動化遠程控制，減少了10名皮帶機司機，人力資源得到了整合，達到了企業減人提效的目的，有極好的安全效益和經濟效益。