基于計算機網絡自動化控制的井下主膠帶運輸系統設計

李慶才

摘要：作為現代化的大型礦井，唐山煤礦在產量和效益方面都比較高。該企業進行采煤作業為先進的機械化設備，能夠以410Mt的年產量進行高強度的原煤生產。礦井運用主強力膠帶機運輸系統來運輸井下的原煤，目前利用地面計算機結合連鎖技術同步控制十五部強力膠帶輸送機進行作業，運輸原煤的效率大大提升了。

關鍵詞：監控系統；原煤運輸；主膠帶運輸系統

引言

公司的需求是提升原煤的產量，同時將主運系統運輸原煤的水平增強。河北唐山煤礦在2005年和煤科總院的某自動化研究所通過技術合作共同對井下主膠帶運輸綜合自動化控制系統進行研發；同時該礦業公司將其應用在了井下膠帶運輸系統中，以此結合地面計算機連鎖技術來控制所有的煤礦井下膠帶運輸機，然后利用公司的內部網絡系統和計算機來監控井下運輸原煤的每一個環節。

1.綜合自動化控制系統的組成

1.1 監控系統

本文將兩臺研華科技生產的610H型工業控制計算機作為上位機安裝在了地面集中控制室中，然后通過CIMPLICITY組態工程軟件的應用同時結合井下對膠帶輸送機控制設備的使用情況，與公司合作的自動化研究所對可視化操作界面進行了設計和研發，其目的是為了達到集中自動化控制，通過該界面，上位機能夠非常直觀的顯示出統計報表、事故記錄、數據分析、曲線分析和運行狀態等，并可以控制操作井下膠帶輸送機。如果操作人員想要查看上位機是否與井下的各臺控制機分站擁有正常的通訊，那么就能夠通過界面中圖標顯示的顏色來進行判斷。遠程監控井下主膠帶運輸機的工作狀況就是這樣通過地面工業控制計算機來實現的。

1.2 監控系統的組成

地面工業控制計算機、KJJ14數據傳輸接口、KJD5礦用本質安全型可編程控制器、電源繼電器箱、數據傳輸電纜、多種保護傳感器和信號聯絡裝置等多種設備構成了監控系統。

2.監控設備的功能

KJJ14數據傳輸接口：對于地面工業控制計算機來說，其信號不能直接被井下的膠帶KJD5控制器進行接收和讀取，他們之間需要一種設備來傳輸和轉換信號，這種設備就是KJJ14數據傳輸接口，她能夠完成地面工業控制計算機與KJD5控制器之間傳輸控制信號的任務，而且這種信號傳輸是雙向的。

KF1006A型電源繼電器箱：對于KJD5控制器中所有的關聯設備來說，比較重要的一個就死KJJ14數據傳輸接口，該接口能夠將直流12V的電源提供給控制器，同時能夠自由的轉換本安與非本安隔爆信號，控制器通過該繼電器箱可以實現對隔爆電器的控制以及對相關信號的接收。

礦用本安型可編程KJD5控制器（PLC）：對于主膠帶運輸洗頭膏來說，其最為核心的組成部分就是礦用本安型可編程KJD5控制器（PLC），其不僅能夠檢測整個系統的信號，還能夠控制膠帶主機、機尾給煤機等各種設備，同時還可以顯示出膠帶機的各種狀態，其選擇及其豐富，有就地控制、遠程控制、連鎖操作和手動操作等。如果想要在現場統一的打開或者停止井下膠帶輸送機，那么就選擇就地和連鎖控制。如果想要將打開或者停止井下膠帶輸送機的作業放在地面完成，那么就選擇遠程和連鎖控制。

對于礦用本安型可編程KJD5控制器來說，其工作方式一般來說是循環掃描，而每一個掃描周期都可以視為一個完成的整修處理過程，115s是該周期的最大時長，CPU板處于通訊處理時期憑借串行口與顯示板完成數據傳輸，并對操作員通過鍵盤發出的相關命令及時做出反應，同時液晶顯示屏上的內容也完成實時的更新。當礦用本安型可編程KJD5控制器的工作方式為編程時，對用戶程序和輸出信息完全忽視，而其工作方式為運行時，對用戶的有效程序進行相應的執行，并對通過輸入端進入的開關量和頻率量進行掃描讀入，在此過程中，存儲器也存入了相關的狀態，而且存入存儲器中的內容在執行程序的過程中不會隨著輸入狀態改變而發生變化，當完成一個掃描周期以后，該內容才會發生改變。執行完用戶程序后會得到相應的結果，該結果通過輸出處理與輸出鎖存器進行數據傳輸，鎖存器處于輸出板中，同時控制信號也會憑借著隔離電路輸出到外面，礦用本安型可編程KJD5控制器輸出的實際值就是該控制信號。處理用戶程序的順序是一條一條的從左往右，從上到下執行。通常情況下，本文會在現場完成對設備的調試、使用或者維護工作，此時就需要對程序進行編寫和修改，這些工作本文可以利用鍵盤或者圖形編輯器來完成。

3.地面監控系統

地面工業電視監視系統：本文將25臺KBA4型本質安全型礦用光纖攝影儀安裝在井下所有的主運膠帶上面，對視頻信號進行獲取，所得到的就是監控系統信號，公司調度室中的光端機憑借光纜收集該監視系統信號后轉變視頻信號格式，758同軸電纜將轉變之后的視頻信號傳輸到膠帶井上集中控制室MJJ型視頻矩陣切換器上，然后井上集控室中的8臺工業電視通過KJ2028A型配套控制器完成自由切換視頻信號的工作，井下膠帶采集到的所有視頻信號都能夠通過任何一臺工業電視進行顯示，這樣一來井下主運膠帶運輸系統的狀況就可以通過8臺監視器來了解和掌握，進而實現統一的安排原煤的運輸。

地面計算機環網監視系統：為了構建企業信息化系統，礦業公司將企業內部計算機局域網提升到了1000M。其網絡實行的拓撲結構為環形光纖以太網，同時為了能夠通過計算機系統對井下主膠帶運輸系統進行實時監控，本文將企業內部的局域網連接到了其光纖視頻信號。

4.結論

唐山煤礦應用井下主膠帶運輸系統以后，完善了綜合自動化控制平臺，將公司的自動化管理能力進行了強化，并且實現了統一的自動化控制井下主膠帶運輸系統，以此為基礎本文公司的全面自動化控制在不久的將來一定能夠實現無人操作。將公司自動化的程度提升了一個層次，節省了大量的人力成本，提高了生產效率。避免了過去因人為原因造成的許多設備故障，保證了設備運行的安全性，降低了設備的維修成本，提高了原煤產量。

參考文獻：

[1]秦邦振，秦杰，葛春喜.基于PAC的煤礦主扇風機遠程綜合監控系統[J]煤炭技術 2010.12：15-16.

[2]李小燕，王喜軍.煤礦電力系統智能控制單元的分析及設計[J]煤炭技術 2011.05：8-9.