PLC在翟鎮(zhèn)煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

徐興民,陳　朋

（山東能源新礦集團(tuán)翟鎮(zhèn)煤礦,山東　新泰　271200）

PLC在翟鎮(zhèn)煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

徐興民,陳朋

（山東能源新礦集團(tuán)翟鎮(zhèn)煤礦,山東新泰271200）

摘要：詳細(xì)介紹了翟鎮(zhèn)煤礦運(yùn)輸集中控制系統(tǒng)的組成與工作性能，實(shí)踐證明，通過采用PLC控制技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字信號(hào)傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦機(jī)電運(yùn)輸設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、監(jiān)視和遠(yuǎn)程控制，保證了設(shè)備的安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，并取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：煤礦；工控機(jī)；運(yùn)輸自動(dòng)化；遠(yuǎn)程集控

0　引言

過去，煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)的控制模式主要是采用常規(guī)儀表和繼電器連鎖控制，通過復(fù)雜的電氣連線實(shí)現(xiàn)單機(jī)控制和順序控制，其缺點(diǎn)非常明顯：硬件數(shù)量多、安裝投資大、維護(hù)不便、效率低等。近年來，隨著工控機(jī)在煤礦機(jī)電裝備系統(tǒng)中普遍應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中控制，大大提高了運(yùn)輸效率。采用PLC作為煤礦地面運(yùn)輸集中控制的核心，配合網(wǎng)絡(luò)視頻、數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)认冗M(jìn)技術(shù)，為生產(chǎn)和調(diào)度提供了極大的方便，提高了工作效率，減少了操作和維護(hù)人員。本文對(duì)PLC在翟鎮(zhèn)煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)的應(yīng)用作詳細(xì)介紹。

1　硬件介紹

本集中控制系統(tǒng)由地面控制中心、井下分站、保護(hù)裝置等組成。地面集控包括通訊系統(tǒng)、工控機(jī)、大屏幕顯示器等設(shè)備，由工業(yè)大屏對(duì)運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行無縫視頻監(jiān)視。傳輸方面以以太環(huán)網(wǎng)為主干網(wǎng)，光纜作為傳輸介質(zhì)，具有遠(yuǎn)程控制功能，并可進(jìn)行地面遠(yuǎn)程編程，故障屏蔽及控制方式轉(zhuǎn)換等功能控制。通過計(jì)算機(jī)組態(tài)軟件能實(shí)時(shí)顯示各運(yùn)輸設(shè)備的所有信號(hào)狀況，并能方便地進(jìn)行多畫面切換。當(dāng)井下保護(hù)動(dòng)作及運(yùn)行狀態(tài)改變后，能給出語(yǔ)音、文字提示。

井下控制分站主要由PLC控制柜，工控機(jī)、通訊設(shè)備組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的直接控制，同時(shí)完成設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及各種保護(hù)信號(hào)的采集與傳輸。PLC采用西門子S7-300PLC，它具有功能強(qiáng)大、可靠性高、對(duì)煤礦環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。通過現(xiàn)場(chǎng)總線將井下各PLC控制分站與井上控制中心進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。對(duì)每條皮帶安裝了各種傳感器，并配備膠帶輸送機(jī)沿線擴(kuò)音電話。

2　軟件介紹

軟件分為控制功能軟件和操作功能軟件，控制方面采用西門子step7梯形圖邏輯編程，編程容易，修改方便。操作功能軟件包括地面集控使用的WinCC組態(tài)軟件和井下控制使用的維綸通Easy Builder觸摸屏軟件。組態(tài)軟件借助Windows XP操作系統(tǒng)可以很方便的完成包括下拉式菜單設(shè)計(jì)，I/O信息的顯示，有關(guān)數(shù)據(jù)的更新等。

3　功能介紹

3.1控制功能

系統(tǒng)啟動(dòng)后，首先檢測(cè)工作狀態(tài)，若處于工作方式，則進(jìn)行正常的運(yùn)行；若處于檢修或報(bào)警狀態(tài)，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的功能塊。任何情況，急停按鈕均可停止全部設(shè)備，以備突發(fā)事故時(shí)使用。正常工作時(shí)，為了減少皮帶空轉(zhuǎn)的時(shí)間，系統(tǒng)各電機(jī)順煤流方向依次延時(shí)起動(dòng)，各電機(jī)前后運(yùn)行連鎖。正常停車時(shí)，各電機(jī)按順煤流方向依次開空后停止。在檢修狀態(tài)，可單獨(dú)運(yùn)行各運(yùn)輸設(shè)備。

3.2保護(hù)功能

在膠帶機(jī)上的給煤點(diǎn)設(shè)置縱撕保護(hù)；每隔約50m設(shè)置一對(duì)防跑偏傳感器；各膠帶輸送機(jī)設(shè)拉線開關(guān)，用于緊急情況下的停車，以保證設(shè)備和人身安全；在膠帶機(jī)頭設(shè)置堆煤傳感器，防止堆煤事故發(fā)生；導(dǎo)向滾筒設(shè)置速度傳感器，以檢測(cè)打滑故障；在驅(qū)動(dòng)滾筒1—5米范圍內(nèi)設(shè)置煙霧傳感器，以檢測(cè)膠帶巷道的煙霧濃度防止火災(zāi)事故發(fā)生；在膠帶機(jī)的主滾筒設(shè)置溫度傳感器，隨時(shí)檢測(cè)滾筒的溫度，并配備超溫撒水裝置，在滾筒超溫時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撒水并對(duì)主滾筒進(jìn)行降溫。

3.3顯示與操作功能

在計(jì)算機(jī)屏幕上動(dòng)態(tài)顯示運(yùn)輸系統(tǒng)工況、各保護(hù)狀態(tài)、運(yùn)行速度和時(shí)間統(tǒng)計(jì)等，同時(shí)系統(tǒng)對(duì)操作記錄、啟停記錄、檢測(cè)記錄、傳感器狀態(tài)記錄、設(shè)備開機(jī)統(tǒng)計(jì)記錄、運(yùn)行狀態(tài)記錄等都可保留，工作人員可隨時(shí)翻看記錄和相關(guān)歷史數(shù)據(jù)。

另外還可自動(dòng)生成用戶所需要的各種年、月、日統(tǒng)計(jì)報(bào)表，并能按要求打印各種報(bào)表和各種記錄、趨勢(shì)曲線等。

3.4監(jiān)視功能

運(yùn)輸設(shè)備各裝卸點(diǎn)裝設(shè)本安型攝像頭，將視頻信號(hào)統(tǒng)一傳送到井下交換機(jī)，再通過光纜傳送至地面控制中心。集控操作員通過監(jiān)視視頻圖像，隨時(shí)掌握運(yùn)行狀況，確保安全生產(chǎn)。

4　成本分析

該系統(tǒng)至2013年3月投入使用至今，已有18個(gè)月有余，使用效果良好，各方面技術(shù)指標(biāo)能很好的滿足生產(chǎn)要求。以7201矸石充填系統(tǒng)（包括8部皮帶）為例，將使用8個(gè)月以來的成本分析如下。

使用前后人力成本（每月）對(duì)比見表1。

表1　人力成本計(jì)算表

7201矸石充填系統(tǒng)設(shè)備型號(hào)及成本見表2。

表2　材料成本計(jì)算表（單位：元）

通過計(jì)算可得，設(shè)備使用兩個(gè)月內(nèi)即可收回成本，節(jié)省人力21人，每年可收益80萬元。

5　結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)在翟鎮(zhèn)煤礦投入使用以來,運(yùn)行穩(wěn)定，通過對(duì)機(jī)電運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行不間斷地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、監(jiān)視,既減少了故障率,又縮短了故障處理時(shí)間,保證了設(shè)備的安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn),其對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程集中控制,實(shí)現(xiàn)了減崗減員乃至崗位無人值守,使企業(yè)獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境也得到了根本的改善。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖常初.S7-300/400PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[2]李正軍.現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

作者簡(jiǎn)介：徐興民（1972—），男，山東新泰人，工程師，長(zhǎng)期從事機(jī)電設(shè)備的技術(shù)與管理工作。