襄垣七一煤礦主運(yùn)皮帶集控方案

長治襄垣七一礦業(yè)集團(tuán)主運(yùn)帶式輸送機(jī)電控系統(tǒng)技術(shù)方案2011年10月長治襄垣七一礦業(yè)集團(tuán)主運(yùn)帶式輸送機(jī)電控系統(tǒng)技術(shù)方案1主運(yùn)皮帶機(jī)主要參數(shù)皮帶機(jī)長度(m)480電機(jī)功率(kW)2*250輸送量(t/h)600輸送機(jī)寬度(mm)1000運(yùn)行速度(m/s)2.5拉緊裝置配重小車電機(jī)電壓(V)660制動方式盤式制動器、逆止器驅(qū)動方式防爆同步變頻器+防爆永磁同步電機(jī)坡度23度2方案概述礦用帶式輸送機(jī)電控系統(tǒng)針對帶式輸送機(jī)的配置情況，對每條輸送機(jī)的配置進(jìn)行了設(shè)計(jì)，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(jī)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)下述功能：聯(lián)鎖功能：電控系統(tǒng)與井下給煤機(jī)之間設(shè)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(jī)的起、停，實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)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(jī)之間的負(fù)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(jī)主站上實(shí)現(xiàn)自動聲光報(bào)警及故障提示，在人機(jī)界面終端有漢字提示及報(bào)警。信號系統(tǒng)（1）具有起動預(yù)告的聲光告警信號，且預(yù)告信號與開車閉鎖。（2）膠帶沿線、控制室及生產(chǎn)系統(tǒng)之間設(shè)有聯(lián)絡(luò)信號。（3）事故預(yù)報(bào)及事故停車聲光報(bào)警信號。顯示屏對皮帶機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)動態(tài)圖形化監(jiān)視；顯示屏對皮帶機(jī)所有設(shè)備提供完全的故障顯示，跑偏、閉鎖等沿線保護(hù)的動作指示，聲光報(bào)警；實(shí)時(shí)顯示和存儲所有檢測的運(yùn)行數(shù)據(jù)，如帶速、運(yùn)行時(shí)間等；按該機(jī)的自身特點(diǎn)，提供合理優(yōu)化的起動加速度、運(yùn)行調(diào)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(shè)計(jì)，以保證帶式輸送機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行。3系統(tǒng)配置礦用帶式輸送機(jī)保護(hù)裝置主要有礦用隔爆兼本質(zhì)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(hù)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(dān)起與變頻器及皮帶保護(hù)之間的數(shù)據(jù)通訊，從而組成一個(gè)既相對獨(dú)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(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和存儲，將這些數(shù)據(jù)上傳至調(diào)度系統(tǒng)，同時(shí)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(shè)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(hù)傳感器視頻監(jiān)視系統(tǒng)保護(hù)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(shí)現(xiàn)以上所列電控系統(tǒng)的全部性能要求，完成整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、信息傳輸，主要由PLC、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(zhì)安全型變頻調(diào)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(jìn)行交換數(shù)據(jù)，來控制變頻器的起停，讀取變頻器的運(yùn)行狀態(tài)；通過MPI通訊與本安操作臺進(jìn)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(jìn)行邏輯，定時(shí)，計(jì)數(shù)，移位等操作，把結(jié)果輸出到被控裝置。提供自身及操作臺所需的電源，實(shí)現(xiàn)本安和隔爆信號的互相轉(zhuǎn)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(gè)PROFIBUS-DP口,和變頻器PLC通訊,一個(gè)MPI通訊口，和它所帶的操作臺上觸摸屏通訊。PLC預(yù)留20%的輸入和輸出通道。設(shè)有以太網(wǎng)通迅接口，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(shè)計(jì)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(yùn)行參數(shù)，并記錄分析?？刂葡渥鳛閹捷斔蜋C(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)下列功能：3.1.1采集工作方式選擇開關(guān)（在操作臺上）：集控、手動和閉鎖。在選擇“集控”檔位時(shí)，系統(tǒng)皮帶的控制權(quán)歸本電控，根據(jù)選擇的流程，按照預(yù)定的程序，進(jìn)行集中控制；系統(tǒng)的操作權(quán)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(shí)，通過操作臺上的所控設(shè)備按鈕，手動開停所有設(shè)備包括對皮帶的啟停，此時(shí)只保留沿線停車保護(hù)。手動方式主要是用于設(shè)備調(diào)試時(shí)使用。在選擇“閉鎖”檔位時(shí)，系統(tǒng)處于停止?fàn)顟B(tài)。3.3.3.1.4采集皮帶機(jī)3.1.5讀取變頻器的運(yùn)行情況，如運(yùn)行電流、頻率、及具體故障3.1.63.1.7采集各種皮帶保護(hù)傳感器的動作情況，并按照程序設(shè)定輸出相關(guān)動作，如報(bào)警、停車3.2礦用本安型操作臺膠帶運(yùn)輸機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在此條皮帶機(jī)頭專設(shè)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(shí)現(xiàn)對帶式輸送機(jī)的各種控制及顯示。3.2.1HMI具備“電機(jī)電流”、“膠帶運(yùn)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(guān)參數(shù)。3.2.3提供工作方式的轉(zhuǎn)換功，變頻器運(yùn)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(shè)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(hù)傳感器皮帶機(jī)所配備的故障保護(hù)接入控制箱中，一旦出現(xiàn)故障，影響本機(jī)的運(yùn)行。保護(hù)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(guān)、溫度傳感器、煙霧傳感器等。各個(gè)保護(hù)裝置接點(diǎn)直接進(jìn)入控制箱的PLC，當(dāng)某個(gè)傳感器動作時(shí)，系統(tǒng)上有具體顯示，同時(shí)伴有語音報(bào)警，跑偏、拉線故障能顯示故障的具體位置。3.3.1拉線開關(guān)用于控制急停的閉鎖保護(hù)及故障識別，當(dāng)拉線開關(guān)動作時(shí)，控制箱發(fā)出報(bào)警信號并緊急停車，每50米配置一臺。拉線開關(guān)配備多組點(diǎn)，可分別進(jìn)入PLC系統(tǒng)和控制回路。3.3.2跑偏保護(hù)跑偏傳感器用于皮帶跑偏的檢測和保護(hù)，成對使用。當(dāng)皮帶跑偏時(shí)傳感器動作,系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警信號，正常皮帶機(jī)頭、機(jī)中、機(jī)尾各配置二對，固定安裝于帶式輸送機(jī)兩側(cè)支架上，上下皮帶各一對，跑偏開關(guān)的滾輪部分在受到偏離中心運(yùn)轉(zhuǎn)的輸送帶的邊沿?cái)D壓后產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，當(dāng)滾輪偏轉(zhuǎn)到一定角度時(shí)觸發(fā)開關(guān)接點(diǎn)動作。3.3.3堆煤傳感器是吊掛在皮帶機(jī)頭、給煤機(jī)卸載處，當(dāng)卸載點(diǎn)發(fā)生堆煤時(shí)傳感器動作，系統(tǒng)立即停車并發(fā)出報(bào)警信號。3.3.4打滑保護(hù)速度傳感器是探測皮帶的速度及加速度，實(shí)現(xiàn)超速打滑保護(hù)。由于皮帶起動時(shí)的速度比較低，一般在PLC程序里設(shè)有一定時(shí)間的延時(shí)，當(dāng)時(shí)間超過設(shè)定值時(shí)，程序才開始對速度傳感器進(jìn)行監(jiān)視，并把實(shí)際反饋回的速度值與設(shè)定值（通常為額定速度的80%)進(jìn)行比較，通過判斷，輸出打滑信號。3.3.5煙霧保護(hù)在機(jī)頭驅(qū)動和中間驅(qū)動部下風(fēng)向處設(shè)置煙霧傳感器。有煙霧產(chǎn)生時(shí)，往往是皮帶打滑摩擦著火，該傳感器報(bào)警接點(diǎn)動作，立即停車。3.3.6溫度保護(hù)傳動滾筒軸溫度保護(hù)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(diǎn)動作，立即停車。3.3.7超溫灑水當(dāng)煙霧傳感器和溫度探頭動作時(shí)，灑水電磁閥吸合，開通灑水管灑水。3.3.8安裝在皮帶機(jī)頭或給煤點(diǎn)向皮帶給煤的落煤處，因?yàn)槠Эv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(shí)才會發(fā)生。當(dāng)皮帶發(fā)生縱向撕裂故障時(shí)，傳感器動作，系統(tǒng)立即停車并發(fā)出聲光報(bào)警信號。3.3.9系統(tǒng)配置擴(kuò)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(shè)置的擴(kuò)音電話與各皮帶分站聯(lián)系，故障保護(hù)時(shí)，系統(tǒng)通過沿線語言裝置，進(jìn)行語言報(bào)警。每100米配置1臺。3.3.10和配重小車配合，通過行程開關(guān)檢測小車位置，實(shí)現(xiàn)皮帶張緊保護(hù)。3.3.11緊急停止按鈕，系統(tǒng)同樣進(jìn)入故障停車程序，可以對皮帶實(shí)施緊急停車。3.4視頻監(jiān)視系統(tǒng)視頻監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)頭、機(jī)中、機(jī)尾電視畫面監(jiān)控功能。由防爆攝像儀、視頻光端服務(wù)器、信號傳輸光纜及防爆監(jiān)視器組成。在設(shè)備關(guān)鍵部位和皮帶重要地點(diǎn)安裝3臺防爆攝像儀，通過視頻監(jiān)視設(shè)備的工作狀態(tài)，便于及時(shí)排除故障。在主站設(shè)置主站光端機(jī)轉(zhuǎn)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(jī)，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換送入設(shè)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(shè)置1臺視頻防爆監(jiān)視器、1臺控制箱（光電轉(zhuǎn)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(shí)顯示3臺攝像儀信號，還可將其中任一畫面最大化，進(jìn)行單獨(dú)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(jī)實(shí)時(shí)查看。3.4.3支持郵件及短信報(bào)警功能。3.5主運(yùn)帶式機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)主運(yùn)帶式實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)是將先進(jìn)的自動控制、通訊、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和現(xiàn)代化管理技術(shù)結(jié)合，將礦井生產(chǎn)與統(tǒng)計(jì)作為一個(gè)整體進(jìn)行管理，提供整體解決方案，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行、優(yōu)化管理，從而對提高生產(chǎn)運(yùn)行狀況、安全水平、事故災(zāi)害預(yù)測預(yù)報(bào)以及生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理產(chǎn)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(jī)顯示各皮帶的運(yùn)行狀態(tài)、顯示各皮帶的各種運(yùn)行參數(shù)。設(shè)有各皮帶的故障信號顯示，并伴有聲光報(bào)警，提示值班人員采取有關(guān)措施。3.5.2權(quán)限管理用戶權(quán)限設(shè)為管理員、程序員二種。程序員和管理員能進(jìn)行：用戶管理、軟件配置。3.5.3報(bào)表管理功能進(jìn)行生產(chǎn)管理，包括事件記錄、運(yùn)行日志報(bào)表、各設(shè)備累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、各設(shè)備起、停時(shí)間等。3.5.4打印功能實(shí)現(xiàn)各種報(bào)表的打印，打印有關(guān)資料，如各皮帶機(jī)運(yùn)行日志報(bào)表、運(yùn)行時(shí)間，停運(yùn)時(shí)間，故障信息等，可實(shí)時(shí)、定時(shí)或者手動打印。3.5.5通訊功能地面上位機(jī)預(yù)留網(wǎng)絡(luò)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(shí)現(xiàn)在礦井調(diào)度指揮中心全方位監(jiān)視原煤生產(chǎn)、儲裝運(yùn)及選煤廠系統(tǒng)。3.5.6擴(kuò)展功能該系統(tǒng)具有強(qiáng)大的擴(kuò)展功能，可以方便地增加保護(hù)裝置，對系統(tǒng)可方便地增加被控設(shè)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(shè)置兩臺計(jì)算機(jī)（配置大屏幕液晶顯示器），兩臺計(jì)算機(jī)分為主控計(jì)算機(jī)和輔助計(jì)算機(jī)，兩臺計(jì)算機(jī)通過TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議相互通信，互為備用，并可進(jìn)行自動切換。4系統(tǒng)配置長治襄垣七一礦業(yè)集團(tuán)帶式輸送機(jī)集控系統(tǒng)配置皮帶機(jī)參數(shù)：電機(jī)：2×250KW/660V礦用防爆永磁同步電機(jī)，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(zhì)安全型同步變頻調(diào)速裝置序號型號及名稱單位數(shù)量備注一皮帶機(jī)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(guān)(智能帶插頭)臺11臺/50KBP-1/127;隔爆型跑偏開關(guān)(智能二級)臺12同一位置上下皮帶各一對KTC1.1閉鎖式擴(kuò)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(zhuǎn)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?zé)熿F灑水保護(hù)裝置（帶管路）只2KBXC-5/127-1;礦用隔爆行程開關(guān)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