煤礦井下皮帶備用開關遠程集中控制接入設計與應用

滕浩征

摘要：主要介紹我礦井下丁-32100掘進工作面皮帶自安裝以來，所使用的供電方式為兩個并聯的啟動開關，一個作為主起動開關，另一個作為備用的起動開關，當主開關出現故障時，備用起動開關作為應急備用，為了實現減員提效，投入對井下丁-32100掘進工作面的四部皮帶進行集中遠程控制改造，實現無人值守。通過2個多月的試運行，暴露出一個嚴重問題：因改造安裝時集中遠程控制系統只接入了主起動開關，當運轉中任意一部皮帶的主開關出現故障時，集中遠程控制將不能使用，致使各班不能真正實現無人值守，若出勤不夠情況下主開關出現故障會直接影響掘進頭的正常生產進尺任務，所以每部皮帶在備用開關上接入遠程集中控制系統已迫在眉睫。

關鍵詞：遠程集中控制；無人值守；備用起動開關。

引言

改進后不僅減少了勞動支出，而且減輕了職工勞動強度，避免了主起動開關故障致使遠程集中控制不能使用，造成班中空崗影響出煤時間，大大提高了自動化控制的可靠性，保證了我礦丁-32100掘進工作面生產順利進行。

一、備用開關遠程集中控制接入的介紹

主起動開關的控制方式為在主起動開關磁力啟動器并上啟動點，在原有168保護器自保線路串入停止點，實現運程啟停。因備用開關沒有168保護器，使用自身開關的自保持，所有在備用開關啟動點并入啟動點，在自身自保持回路串入停止點，啟動點用PLC長開點控制，停止點用PLC長閉點控制，并在備用開關內部加入電壓、電流傳感器，為上位機傳輸數據。上位機人機界面通過信息辦人員設計主、備開關切換選擇控制面板，實現主、副起動開關自由切換使用。

二、當前存在問題

自丁-32100掘進工作面皮帶實現自動化以來，按礦要求已經撤人，實現了減員增效，無人值守，丁-32100掘進工作面四部皮帶共設置2名司機崗位。通過2個多月的試運行，暴露出個嚴重的問題，因自動化建設時只接了主開關控制，當任意一部皮帶主起動開關出現問題時，遠程集中控制系統將不能使用，致使各班不能真正實現無人值守，若出勤不夠情況下主開關出現故障直接影響工作面正常生產進尺任務。

三、改進思路

因遠程集中控制改造時只接入了主起動開關控制，當任意一部皮帶主開關出現問題時自動化將不能使用，丁-32100掘進工作面4條皮帶現有供電方式為主、副開關一用一備，遠程集中控制改造時均只接了主起動開關控制，控制方式為在主開關磁力啟動器并上啟動點，在原有168保護器自保線路串入停止點，實現運程啟停。把168保護器設定為集控模式：即多臺皮帶機集中控制過程中，除主控機意外的各電控箱都設定為從動模式，在前臺和后臺電控箱的集控信號控制下，完成對本臺皮帶機的起車、停車、和故障保護停車等控制。電控箱的核心是一個微控制器MCU（單片機），為了顯示和參數設置方便直觀，在單片機外圍擴展了由一片128×64點陣液晶顯示器為主的顯示電路。

電控箱內的傳感器信號有兩類，急停、跑偏、跑偏、張力傳感器和集控臺數均經過數碼轉換和邏輯陣列電路后送入MCU（單片機）。由此，單片機可以直接判斷皮帶上的急停、跑偏傳感器的故障與故障位置。另一類傳感器由速度、溫度、煙霧、撕裂、堆煤組成，經光電隔離及邏輯組合后送入單片機。單片機可以檢測這些傳感器的運行狀態，速度檢測是根據速度傳感器送來的脈沖信號，單片機將信號頻率轉換成皮帶的實際運行速度并顯示，同時與設定的高、低速比較，判斷是否輸出低速、超速等報警控制信號。單片機經邏輯電路送出四路控制信號分別控制主、副電機，灑水電磁閥及電鈴報警信號。通話、打點信號電路分別于前、后聯機，實現語音通話、打點。數字語言輸出也與其相連，因此故障語音信號可沿線播出。通過集控信號線，單片機可以識別集控臺數及位置。實現沿線多臺皮帶機的集中控制，其交流供電為36V，輸出隔離的+12V本安電源，一路供傳感器使用，另一路供單片機及外圍電路使用，大大減小了信號間的干擾，提高了遠程集中控制系統的穩定性。

因備用開關沒有168保護器，使用自身開關的自保持，所有在備用起動開關并入啟動點，在自身自保持回路串入停止點，啟動點用PLC長開點控制，停止點用PLC長閉點控制，并在備用起動開關內部加入電壓、電流傳感器，為上位機傳輸數據。上位機人機界面通過信息辦人員設計主、備開關切換選擇控制面板，實現主、副起動開關自由切換使用。皮帶機168保護器內的PLC分機小板與集控主機使用485通訊，接收并執行集控主機下發的啟動及停止命令，同時將皮帶運行情況反饋到集控主機，在液晶屏上顯示出來，在使用的時候，將集控主機的轉換開關打到“集控”檔，在主畫面右上角會顯示“集控”，由此可按集控主機上的啟動按鈕，系統會按照逆煤流方向逐臺啟動，當啟動過程中發生某條皮帶未能啟動時，在液晶屏上對應該故障皮帶的位置會有紅色的故障指示燈亮起，然后已經啟動的皮帶會按順煤流方向逐臺停皮帶，每臺延時15秒。集控方式下需要停皮帶時，按停止按鈕，系統會按順煤流方向延時停車，在屏幕下方會有延時倒計時數值顯示。

當集控主機與分機小板通訊發生故障，或者皮帶未能啟動，液晶屏上對應皮帶的故障指示燈會亮，即現場故障消失，指示燈仍然會亮，此時需要按下復位按鈕，如果故障已經消失，按下復位后，故障指示燈會熄滅。

四、改進后

丁-32100掘進工作面各皮帶備用接入遠程集控，打破了以往自動化系統只接一個開關控制的慣例，增加了自動化系統的可靠性。現在丁-32100掘進工作面共4個崗位，實現自動控制后只設1個崗位司機和1名巡檢工，沒接備用開關前四部皮帶雖然是集中控制，但不敢放心撤人。在不增加太大設備和經濟投入的前提下，利用現有的現場設備和前期以建設的自動化系統，設計備用開關控制接入，使遠程集控可靠運行。

五、總結

自丁-32100掘進工作面皮帶備用開關接入遠程集控系統以來，增強了煤礦自動化系統的可靠性，減少了井下崗位司機人數，減輕了工人勞動強度，改變了部分職工對自動化系統可有可無的老觀念，提升了煤礦整體形象，也得到了職工和領導的認可。