采煤工作面轉(zhuǎn)載機遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究

賈藝棟

（山西汾西礦業(yè)（集團）有限責(zé)任公司雙柳煤礦，山西 柳林 033300）

引言

轉(zhuǎn)載機是礦井采煤工作面運輸系統(tǒng)重要組成設(shè)備，轉(zhuǎn)載機若具備自動控制、故障診斷以及運行監(jiān)測等功能，在一定程度上提升了設(shè)備運行可靠性[1-2]。在采煤工作面正常回采推進過程中，需要頻繁啟動或者關(guān)閉刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機等設(shè)備，但是受到采煤工作面環(huán)境惡劣、作業(yè)人員勞動強度大等因素影響，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況需要轉(zhuǎn)載機立即停止運行時，往往停機效率較低[3-4]。同時現(xiàn)階段國內(nèi)關(guān)于采煤工作面轉(zhuǎn)載機監(jiān)控研究處于初級階段，僅能實現(xiàn)轉(zhuǎn)載機電機冷卻水流量、溫度，減速器油溫、油位等監(jiān)測，具備的功能不夠完備[5]。為此，提出一種轉(zhuǎn)載機遠程監(jiān)控系統(tǒng)。

1 采煤工作面轉(zhuǎn)載機結(jié)構(gòu)及特征分析

在采煤工作面布置的轉(zhuǎn)載機常被安裝在采面與運輸巷交匯位置，主要功能是實現(xiàn)原煤、矸石等轉(zhuǎn)載及運輸。轉(zhuǎn)載機主要結(jié)構(gòu)包括有機頭、機尾、緊鏈裝置、刮板鏈以及溜槽等。轉(zhuǎn)載機機頭主要結(jié)構(gòu)包括擋板、傳動裝置、液壓系統(tǒng)、機頭鏈輪軸、卡箍等構(gòu)成，機頭是轉(zhuǎn)載機運行的動力來源；緊連裝置結(jié)構(gòu)主要包括有阻鏈器、輔助緊鏈等構(gòu)成；刮板鏈主要有連接環(huán)、螺母、圓環(huán)鏈、橫梁以及刮板等構(gòu)成，刮板鏈在運行中可承受較大的動、靜載荷，本身具備有較強的抗腐蝕以及抗摩擦能力；溜槽結(jié)構(gòu)主要有槽體、電纜槽以及蓋板等構(gòu)成；機尾主要由機尾鏈輪組件、油箱、機尾架以及擋板等構(gòu)成。文中以山西某礦3306采煤工作面機頭位置布置的SZZ900/315轉(zhuǎn)載機為工程實例，對轉(zhuǎn)載機遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行研究。

2 遠程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 總體結(jié)構(gòu)

具體采煤工作面轉(zhuǎn)載機遠程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括有機載監(jiān)控系統(tǒng)、巷道遠程監(jiān)控系統(tǒng)、地面遠程監(jiān)控系統(tǒng)等構(gòu)成，具體結(jié)構(gòu)見圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)載機遠程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2 地面遠程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

地面遠程監(jiān)控系統(tǒng)基于SIMATIC WinCC平臺構(gòu)建，可實現(xiàn)轉(zhuǎn)載機以及附屬設(shè)備的停機、運行等功能控制，也可實現(xiàn)轉(zhuǎn)載機運行狀態(tài)的遠程監(jiān)控。

為了實時掌握、分析轉(zhuǎn)載機上布置的各類傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)，系統(tǒng)應(yīng)具可與巷道監(jiān)控裝置間進行數(shù)據(jù)通信，具體監(jiān)控系統(tǒng)遠程信息傳輸通信結(jié)構(gòu)見下頁圖2。

圖2 監(jiān)控系統(tǒng)遠程信息傳輸通信結(jié)構(gòu)

為實現(xiàn)轉(zhuǎn)載機以及巷道監(jiān)控裝置間的數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)控，基于SIMATIC WinCC以及S7-300PLC實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，具體數(shù)據(jù)通信步驟為：采用SIMATIC S7 Protocol Suite.chn通信程序作信息交互的驅(qū)動程序；在對通道單位選擇時應(yīng)選用驅(qū)動程序下的TCP/IP通道；通過構(gòu)建信息通信通道，與巷道監(jiān)控裝置核心S7-300PLC進行數(shù)據(jù)通信，并對相關(guān)參數(shù)進行設(shè)計。

2.3 巷道遠程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

巷道遠程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用可實現(xiàn)轉(zhuǎn)載機附屬機電設(shè)備上布置的傳感器檢測參數(shù)實時監(jiān)測，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸給地面遠程監(jiān)控系統(tǒng)。機載監(jiān)控系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)模塊包括有數(shù)字量、模擬量信號采集，隨后通過人機交互界面實時顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)對轉(zhuǎn)載機是否出現(xiàn)故障進行判定，并可實現(xiàn)轉(zhuǎn)載機的啟動、停止以及緊急停止等功能。

巷道遠程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括有變壓器、工業(yè)計算機、交換機、HMI顯示屏、光電轉(zhuǎn)換模塊以及S7-300PLC等構(gòu)成。監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有內(nèi)部接線腔、變壓器腔、外部信息接線腔等構(gòu)成。具體轉(zhuǎn)載機巷道遠程監(jiān)控裝置具體功能為：對供配點系統(tǒng)運行情況進行監(jiān)控；對轉(zhuǎn)載機運行工況進行監(jiān)控；實現(xiàn)遠程監(jiān)控供能。巷道監(jiān)控主機主要是為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)載機的遠程集中控制以及故障診斷，具體功能包括有：對監(jiān)測獲取到傳感器數(shù)據(jù)進行分析以及運行故障的遠程診斷；對轉(zhuǎn)載機設(shè)備運行情況進行集中控制，具體功能包括有設(shè)備的順序啟動、正常啟動以及急停等；實時顯示組合開關(guān)控制器、移動變電站以及機載監(jiān)控裝置等設(shè)備運行基本情況。

2.4 機載監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)載機運行參數(shù)的遠程監(jiān)控，需要在轉(zhuǎn)載機上布置各類傳感器，具體布置的傳感器型號、功能見表2所示。

表2 轉(zhuǎn)載機機載傳感器型號、功能表

將上述各傳感器安裝在轉(zhuǎn)載機機身腔體內(nèi)，通過傳感器監(jiān)測獲取到轉(zhuǎn)載機運行物理參數(shù)以及組合開關(guān)運行狀態(tài)。用以實時采集、分析傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)的核心組件為S7-300PLC。

3 結(jié)語

轉(zhuǎn)載機是采煤工作面重要的運輸以及轉(zhuǎn)載設(shè)備，其運行效率以及運行可靠性直接關(guān)系到采煤生產(chǎn)。本文提出的轉(zhuǎn)載機遠程監(jiān)控系統(tǒng)，主要結(jié)構(gòu)包括地面遠程監(jiān)控系統(tǒng)、巷道遠程監(jiān)控系統(tǒng)以及機載監(jiān)控系統(tǒng)等，各系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)載機上機載傳感器實現(xiàn)轉(zhuǎn)載機運行參數(shù)的遠程監(jiān)控。