礦井帶式輸送機集控系統設計與實踐分析

王新軍

（山西西山煤電股份有限公司鎮城底礦, 山西 古交 030203）

帶式輸送機具有運量大、安全可靠等特點，是礦井常用的運輸設備。帶式輸送機上需要裝設各種保護裝置，但是在井下帶式輸送機往往是單獨運行，其設備的保護裝置也是彼此獨立，彼此之間沒有數據交換。針對上述問題，根據帶式輸送機工作環境及相關設計要求，基于模塊化理念，設計了一套帶式輸送機集控系統，以期能更好地為礦井生產服務。

1 輸送機集中控制系統結構設計

控制系統主要由地面監控中心主機、交換器、通訊網絡系統、廣播調度系統、信息處理模塊、遠程操控箱、緊急停閉鎖開關、輸入輸出模塊、電纜等構成。系統正常運行工作電壓為36V，具有較好的擴展性能。控制網絡如圖1所示。

2 系統功能分析

2.1 本機控制功能

帶式輸送機控制系統集控制、監測、保護、通訊、報警等功能為一體。系統控制主機具有48路模擬量/開關量的輸入能力、20路模擬量/開關量的輸出能力，通信沿線還可以添加智能的輸出、輸入接口，方便沿線位置處控制設備、傳感器的接入。

選用具有較強處理能力的工業嵌入式PC340計算機以及CAN通訊總線，實現對帶式輸送機的集中/單獨控制方式，兩條控制線路4+4km范圍內不設中繼器；采用一臺中央控制器就實現井下最多8臺帶式輸送機的集中控制。主控制機顯示屏幕采用10.4寸彩色液晶屏，可以較為形象地對設備運送狀態、運行參數設定以及對故障發生位置進行顯示。系統中各個密封點的防護等級達到IP54，各種接口端的防護等級達到IP67，防水、防潮，保證系統信息傳遞的穩定性。

圖1 控制網絡結構圖

2.2 廣播調度功能

通過將調度室內的IP電話與帶式輸送機沿線的電話進行連接，實現井下與地面監控中心的快捷通訊，能建立最多30路的小型廣播系統。地面監控中心調度室可以將IP電話、廣播站等終端擴音設備進行單獨播放或者組合播放；系統還可以進行組網廣播，地面調度人員可以向系統中的各個組進行通話，也可以將錄音文件直接向系統中的各個組發放，進行播放。

2.3 集中控制功能

系統集中控制功能是在工業以太網基礎上實現，在系統集控中心布置3層千兆交換機，在地面布置工業以太網交換機，組建成一個工業以太網環網，實現井下監控設備、地面生產系統就近接入工業以太網需要；井下以及地面布置的工業以太網環網需要跟地面監控中心控制主機進行連接形成一個冗余的千兆工業以太網通信系統。

搭建形成的千兆工業以太網網絡可以滿足礦井各個部位分散的控制單元的聯網接入能力，井下分散的子控制單元均可以實現集中控制/單獨運行等兩種不同的控制方式，地面監控中心在必要情況下可以對系統中的各個控制層設備進行統一控制，同時為礦井管理信息系統提供需要的原始數據資料，達到礦井一體化綜合管控的目標。

2.4 聯網以及系統融合

設計的系統可以實現與井下原有的控制監控系統聯網，實現通話、監控、報警等功能。地面監控中心可以與系統中的單獨某一區域工作人員進行通話，便于通訊指令高效傳遞。設計的帶式輸送機集中控制系統可以實現局域網環境下多個用戶的登陸，對井下帶式輸送機的生產運行數據、管理數據圖像以及相關信息圖像進行瀏覽；同時可以向集中控制系統中的子系統中的監控設備進行有權限的指令信息發送，對設備的運行進行控制；系統可以接收對應的監控設備的信息反饋及響應。

3 工業試驗

將設計的帶式輸送機監控系統在山西鎮城底礦進行了具體應用，礦井井下共有7臺帶式輸送機，系統的具體布置方式為：上山處的200m高強帶式輸送機與主運巷內的皮帶送機共用一個控制器，將控制器放置在主要運輸巷帶式輸送機機頭位置，在上山帶式輸送機機頭位置預留輸入、輸出接口，便于機頭傳感器檢測信號的輸入以及系統控制信號的輸出。將主運巷內的第二部輸送機與第三部輸送機用一臺控制器進行控制，將控制器放置在運輸巷第三部輸送機的機頭位置處，在運輸巷第二部輸送機機頭位置預留輸入、輸出接口。

將東二采區運輸巷內的兩部輸送機共用一臺控制器，控制器放置在第一部輸送機機頭位置，在第二部輸送機機頭位置放置輸入以及輸出接口。東二采區的13203回采工作面運輸巷內布置的帶式輸送機采用一臺控制器進行控制，控制器放置在機頭位置，并在機頭位置安置1臺型號為KJS101-12輸入、輸出接口端。以東二采區運送巷帶式輸送機監控布置為例，在帶式輸送機上布置有跑偏開關、擴音電話（KTK16）、閉鎖開關（KHJ16）、縱向撕裂保護裝置（HSQL-A），如圖2所示。

圖2 帶式輸送機控制及監控裝置布置示意圖

控制器信號的輸出主要是通過遠程控制箱將電信號轉化成光信號，經由光纖傳輸系統與交換機進行連接。在地面監控系統中配備3臺高性能工控機，配套3臺顯示器，其中2臺工控機用以實現集控系統雙機運行，1臺用以對井下控制系統進行監控并顯示監控參數。集中控制系統人機操控界面如圖3所示。

圖3 監控系統人機操控界面

4 結語

在工業以太網技術基礎上，采用模塊化設計理念，設計了一種帶式輸送機集中控制系統。設計的集中控制系統通過語音播報、數據交換以及視頻監控等功能來提升帶式輸送機的自動化控制水平，工業實踐運行結果表明，采用該帶式輸送機集中控制系統后，可以實現對井下7臺帶式輸送機的集中控制，有效提升皮帶機運輸效率，減少井下工作人員數量，提高了礦井安全和經濟效益。