長治襄垣七一礦業(yè)集團主運帶式輸送機電控系統(tǒng)技術方案2011年10月長治襄垣七一礦業(yè)集團主運帶式輸送機電控系統(tǒng)技術方案1主運皮帶機主要參數(shù)皮帶機長度(m)480電機功率(kW)2*250輸送量(t/h)600輸送機寬度(mm)1000運行速度(m/s)2.5拉緊裝置配重小車電機電壓(V)660制動方式盤式制動器、逆止器驅動方式防爆同步變頻器+防爆永磁同步電機坡度23度2方案概述礦用帶式輸送機電控系統(tǒng)針對帶式輸送機的配置情況，對每條輸送機的配置進行了設計，選用行德國西門子S7-300系列PLC作為系統(tǒng)的控制核心，并配有PC上位機系統(tǒng)，可實現(xiàn)下述功能：聯(lián)鎖功能：電控系統(tǒng)與井下給煤機之間設有循“逆連鎖功能，逆煤流起車、順煤流停車”原則，并能在事故情況下不堆煤（緊急停車）。具有集控、手動、閉鎖三種工作方式。電控裝置與變頻裝置配合，控制膠帶輸送機的起、停，實現(xiàn)皮帶機軟啟動，能滿足其較低加速度平穩(wěn)起動和重載起動要求，確保兩臺電機之間的負荷平衡。顯示屏終端顯示功能：顯示膠帶速度、跑偏、閉鎖、打滑、堆煤、煙霧、溫度等故障信號，上位機主站上實現(xiàn)自動聲光報警及故障提示，在人機界面終端有漢字提示及報警。信號系統(tǒng)（1）具有起動預告的聲光告警信號，且預告信號與開車閉鎖。（2）膠帶沿線、控制室及生產系統(tǒng)之間設有聯(lián)絡信號。（3）事故預報及事故停車聲光報警信號。顯示屏對皮帶機設備的運行狀態(tài)實現(xiàn)動態(tài)圖形化監(jiān)視；顯示屏對皮帶機所有設備提供完全的故障顯示，跑偏、閉鎖等沿線保護的動作指示，聲光報警；實時顯示和存儲所有檢測的運行數(shù)據(jù)，如帶速、運行時間等；按該機的自身特點，提供合理優(yōu)化的起動加速度、運行調速控制、不同工況下的操作方式、可視化監(jiān)控的軟件程序設計，以保證帶式輸送機的安全經(jīng)濟可靠運行。3系統(tǒng)配置礦用帶式輸送機保護裝置主要有礦用隔爆兼本質安全型可編程控制箱、操作臺、PC上位組態(tài)系統(tǒng)、皮帶保護傳感器、電話和信號裝置、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、控制電纜等組成（見附圖）；控制箱既作為本條皮帶的控制核心，又承擔起與變頻器及皮帶保護之間的數(shù)據(jù)通訊，從而組成一個既相對獨立有緊密聯(lián)系的控制系統(tǒng)；PC上位組態(tài)系統(tǒng)，不僅對控制系統(tǒng)的控制運行數(shù)據(jù)進行采集和存儲，將這些數(shù)據(jù)上傳至調度系統(tǒng)，同時又作為井下視頻監(jiān)視系統(tǒng)的地面監(jiān)視分站。主要由以下設備組成：KXJ1140(660)礦用隔爆兼本安型可編程控制器礦用本安型操作臺PC上位組態(tài)皮帶保護傳感器視頻監(jiān)視系統(tǒng)保護及控制所需的控制電纜3.1KXJ1140(660)礦用隔爆兼本安型可編程控制箱KXJ1140(660)礦用隔爆兼本安型可編程控制箱如圖，其外形尺寸為長814mm寬670mm高1005mmKXJ1140(660)礦用隔爆兼本安型可編程控制箱是電控系統(tǒng)的控制核心，能夠可靠實現(xiàn)以上所列電控系統(tǒng)的全部性能要求，完成整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、設備控制、信息傳輸，主要由PLC、數(shù)據(jù)轉換模塊、本安電源、光耦板、中間繼電器等組成；控制箱和礦用隔爆兼本質安全型變頻調速裝置之間通過數(shù)字量輸入輸出接口及Profibus-DP現(xiàn)場總線進行交換數(shù)據(jù)，來控制變頻器的起停，讀取變頻器的運行狀態(tài)；通過MPI通訊與本安操作臺進行數(shù)據(jù)交換、讀入操作臺的狀態(tài)，按用戶開發(fā)編制在用戶存儲器中的程序進行邏輯，定時，計數(shù)，移位等操作，把結果輸出到被控裝置。提供自身及操作臺所需的電源，實現(xiàn)本安和隔爆信號的互相轉換?？刂葡涞暮诵目刂撇考x用西門子S7-300中315系列CPU,它有一個PROFIBUS-DP口,和變頻器PLC通訊,一個MPI通訊口，和它所帶的操作臺上觸摸屏通訊。PLC預留20%的輸入和輸出通道。設有以太網(wǎng)通迅接口，實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能?？裳杆俳尤肱c礦井自動化系統(tǒng)的組成以太網(wǎng)，在原有的監(jiān)控系統(tǒng)（本公司設計安裝的）中很方便就可以將對本條皮帶的監(jiān)控加入，本在集控室監(jiān)控變頻器的運行參數(shù)，并記錄分析?？刂葡渥鳛閹捷斔蜋C監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)下列功能：3.1.1采集工作方式選擇開關（在操作臺上）：集控、手動和閉鎖。在選擇“集控”檔位時，系統(tǒng)皮帶的控制權歸本電控，根據(jù)選擇的流程，按照預定的程序，進行集中控制；系統(tǒng)的操作權歸主站操作臺上的集控用起動、停止按鈕控制。遵循“順煤流停車、逆煤流起車”原則。在選擇“手動”檔位時，通過操作臺上的所控設備按鈕，手動開停所有設備包括對皮帶的啟停，此時只保留沿線停車保護。手動方式主要是用于設備調試時使用。在選擇“閉鎖”檔位時，系統(tǒng)處于停止狀態(tài)。3.3.3.1.4采集皮帶機3.1.5讀取變頻器的運行情況，如運行電流、頻率、及具體故障3.1.63.1.7采集各種皮帶保護傳感器的動作情況，并按照程序設定輸出相關動作，如報警、停車3.2礦用本安型操作臺膠帶運輸機監(jiān)控系統(tǒng)在此條皮帶機頭專設1臺礦用本安型操作臺（如圖）操作臺配有10寸HMI顯示屏。操作臺與可編程控制箱配套，能可靠實現(xiàn)對帶式輸送機的各種控制及顯示。3.2.1HMI具備“電機電流”、“膠帶運行速度”的顯示功能；具備“跑偏/拉線”3.2.2操作員可以通過HMI方便快捷的整定控制系統(tǒng)的相關參數(shù)。3.2.3提供工作方式的轉換功，變頻器運行顯示，制動閘“松閘”3.2.4具備“沿線急停、溫度、煙霧、縱向撕裂、煤位、跑偏、張緊限位、速度、超溫灑水”3.2.5設有自動控制區(qū)與手動控制區(qū)，手動控制區(qū)有變頻器、抱閘3.3皮帶保護傳感器皮帶機所配備的故障保護接入控制箱中，一旦出現(xiàn)故障，影響本機的運行。保護傳感器包括速度傳感器、縱撕傳感器、跑偏傳感器、堆煤傳感器、拉線開關、溫度傳感器、煙霧傳感器等。各個保護裝置接點直接進入控制箱的PLC，當某個傳感器動作時，系統(tǒng)上有具體顯示，同時伴有語音報警，跑偏、拉線故障能顯示故障的具體位置。3.3.1拉線開關用于控制急停的閉鎖保護及故障識別，當拉線開關動作時，控制箱發(fā)出報警信號并緊急停車，每50米配置一臺。拉線開關配備多組點，可分別進入PLC系統(tǒng)和控制回路。3.3.2跑偏保護跑偏傳感器用于皮帶跑偏的檢測和保護，成對使用。當皮帶跑偏時傳感器動作,系統(tǒng)發(fā)出聲光報警信號，正常皮帶機頭、機中、機尾各配置二對，固定安裝于帶式輸送機兩側支架上，上下皮帶各一對，跑偏開關的滾輪部分在受到偏離中心運轉的輸送帶的邊沿擠壓后產生偏轉，當滾輪偏轉到一定角度時觸發(fā)開關接點動作。3.3.3堆煤傳感器是吊掛在皮帶機頭、給煤機卸載處，當卸載點發(fā)生堆煤時傳感器動作，系統(tǒng)立即停車并發(fā)出報警信號。3.3.4打滑保護速度傳感器是探測皮帶的速度及加速度，實現(xiàn)超速打滑保護。由于皮帶起動時的速度比較低，一般在PLC程序里設有一定時間的延時，當時間超過設定值時，程序才開始對速度傳感器進行監(jiān)視，并把實際反饋回的速度值與設定值（通常為額定速度的80%)進行比較，通過判斷，輸出打滑信號。3.3.5煙霧保護在機頭驅動和中間驅動部下風向處設置煙霧傳感器。有煙霧產生時，往往是皮帶打滑摩擦著火，該傳感器報警接點動作，立即停車。3.3.6溫度保護傳動滾筒軸溫度保護的功能。溫度探頭的安裝在傳動滾筒軸承處，溫度一旦超限，接點動作，立即停車。3.3.7超溫灑水當煙霧傳感器和溫度探頭動作時，灑水電磁閥吸合，開通灑水管灑水。3.3.8安裝在皮帶機頭或給煤點向皮帶給煤的落煤處，因為皮帶縱向撕裂一般都是由于向皮帶上卸煤過程中，出現(xiàn)大的并帶有尖狀突出的矸石或有鋒利的鋼釬時才會發(fā)生。當皮帶發(fā)生縱向撕裂故障時，傳感器動作，系統(tǒng)立即停車并發(fā)出聲光報警信號。3.3.9系統(tǒng)配置擴音電話和啟動前語音告警裝置。維修人員可通過皮帶沿線設置的擴音電話與各皮帶分站聯(lián)系，故障保護時，系統(tǒng)通過沿線語言裝置，進行語言報警。每100米配置1臺。3.3.10和配重小車配合，通過行程開關檢測小車位置，實現(xiàn)皮帶張緊保護。3.3.11緊急停止按鈕，系統(tǒng)同樣進入故障停車程序，可以對皮帶實施緊急停車。3.4視頻監(jiān)視系統(tǒng)視頻監(jiān)視系統(tǒng)實現(xiàn)機頭、機中、機尾電視畫面監(jiān)控功能。由防爆攝像儀、視頻光端服務器、信號傳輸光纜及防爆監(jiān)視器組成。在設備關鍵部位和皮帶重要地點安裝3臺防爆攝像儀，通過視頻監(jiān)視設備的工作狀態(tài)，便于及時排除故障。在主站設置主站光端機轉換控制箱，防爆攝像頭采集到的視頻信號經(jīng)光纖傳送到主站光端機，經(jīng)光電轉換送入設在控制主站的監(jiān)視器（自帶畫面分割器）。在主站操作臺附近設置1臺視頻防爆監(jiān)視器、1臺控制箱（光電轉換）用于顯示現(xiàn)場采集到的視頻信號。1臺監(jiān)視器可同時顯示3臺攝像儀信號，還可將其中任一畫面最大化，進行單獨顯示。視頻監(jiān)視系統(tǒng)提供上傳地面視頻信號的光纜接口，便于將井下視頻信號上傳至地面集中控制中心。3.4.1最大可支持8~16路視頻、音頻輸入。3.4.2支持多種智能手機實時查看。3.4.3支持郵件及短信報警功能。3.5主運帶式機實時監(jiān)測系統(tǒng)主運帶式實時監(jiān)測系統(tǒng)是將先進的自動控制、通訊、計算機技術、信息技術和現(xiàn)代化管理技術結合，將礦井生產與統(tǒng)計作為一個整體進行管理，提供整體解決方案，以實現(xiàn)優(yōu)化運行、優(yōu)化管理，從而對提高生產運行狀況、安全水平、事故災害預測預報以及生產業(yè)務管理產生重要的作用。

主要功能如下：3.5.1顯示功能：在地面集控室由工控機顯示各皮帶的運行狀態(tài)、顯示各皮帶的各種運行參數(shù)。設有各皮帶的故障信號顯示，并伴有聲光報警，提示值班人員采取有關措施。3.5.2權限管理用戶權限設為管理員、程序員二種。程序員和管理員能進行：用戶管理、軟件配置。3.5.3報表管理功能進行生產管理，包括事件記錄、運行日志報表、各設備累計運行時間、各設備起、停時間等。3.5.4打印功能實現(xiàn)各種報表的打印，打印有關資料，如各皮帶機運行日志報表、運行時間，停運時間，故障信息等，可實時、定時或者手動打印。3.5.5通訊功能地面上位機預留網(wǎng)絡接口，提供通訊協(xié)議，可與礦井綜合自動化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)在礦井調度指揮中心全方位監(jiān)視原煤生產、儲裝運及選煤廠系統(tǒng)。3.5.6擴展功能該系統(tǒng)具有強大的擴展功能，可以方便地增加保護裝置，對系統(tǒng)可方便地增加被控設備數(shù)，也可以與別的控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，形成更大的監(jiān)控網(wǎng)。3.5.7冗余功能地面監(jiān)控室設置兩臺計算機（配置大屏幕液晶顯示器），兩臺計算機分為主控計算機和輔助計算機，兩臺計算機通過TCP/IP標準通訊協(xié)議相互通信，互為備用，并可進行自動切換。4系統(tǒng)配置長治襄垣七一礦業(yè)集團帶式輸送機集控系統(tǒng)配置皮帶機參數(shù)：電機：2×250KW/660V礦用防爆永磁同步電機，皮帶總長480m，帶速2.5米，帶寬1米，坡度23度，選用兩臺礦用隔爆兼本質安全型同步變頻調速裝置序號型號及名稱單位數(shù)量備注一皮帶機電控(含視頻)KXJ5-1140(660)(A);礦用隔爆兼本安型可編程控制器臺1含通訊礦用本安型操作臺(含10寸觸摸屏)臺1KHL1-0.1/24;礦用本安型拉線開關(智能帶插頭)臺11臺/50KBP-1/127;隔爆型跑偏開關(智能二級)臺12同一位置上下皮帶各一對KTC1.1閉鎖式擴音電話臺7臺/100米，主控室一臺GUJ20;礦用本安型煤位傳感器臺1VCS-P測速裝置臺1GSC5000(B);轉速傳感器(含30米線)只1GVD-0.35本安型縱向撕裂傳感器套1GQQ0.1煙霧傳感器臺1GWD75(B)溫度傳感器只2KG3009-1超溫煙霧灑水保護裝置（帶管路）只2KBXC-5/127-1;礦用隔爆行程開關只3張緊、松閘限位WBI414電流變送器臺3KTC1.1電話用帶插頭專用電纜km0.6MHYBV5x2x0.5礦用鎧裝通信電纜km3MHYVRP2x2x1.0(32/0