基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化控制的井下主膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李慶才

摘要：作為現(xiàn)代化的大型礦井，唐山煤礦在產(chǎn)量和效益方面都比較高。該企業(yè)進(jìn)行采煤作業(yè)為先進(jìn)的機(jī)械化設(shè)備，能夠以410Mt的年產(chǎn)量進(jìn)行高強(qiáng)度的原煤生產(chǎn)。礦井運(yùn)用主強(qiáng)力膠帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)來(lái)運(yùn)輸井下的原煤，目前利用地面計(jì)算機(jī)結(jié)合連鎖技術(shù)同步控制十五部強(qiáng)力膠帶輸送機(jī)進(jìn)行作業(yè)，運(yùn)輸原煤的效率大大提升了。

關(guān)鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng)；原煤運(yùn)輸；主膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)

引言

公司的需求是提升原煤的產(chǎn)量，同時(shí)將主運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)輸原煤的水平增強(qiáng)。河北唐山煤礦在2005年和煤科總院的某自動(dòng)化研究所通過(guò)技術(shù)合作共同對(duì)井下主膠帶運(yùn)輸綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)；同時(shí)該礦業(yè)公司將其應(yīng)用在了井下膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)中，以此結(jié)合地面計(jì)算機(jī)連鎖技術(shù)來(lái)控制所有的煤礦井下膠帶運(yùn)輸機(jī)，然后利用公司的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)來(lái)監(jiān)控井下運(yùn)輸原煤的每一個(gè)環(huán)節(jié)。

1.綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成

1.1 監(jiān)控系統(tǒng)

本文將兩臺(tái)研華科技生產(chǎn)的610H型工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)安裝在了地面集中控制室中，然后通過(guò)CIMPLICITY組態(tài)工程軟件的應(yīng)用同時(shí)結(jié)合井下對(duì)膠帶輸送機(jī)控制設(shè)備的使用情況，與公司合作的自動(dòng)化研究所對(duì)可視化操作界面進(jìn)行了設(shè)計(jì)和研發(fā)，其目的是為了達(dá)到集中自動(dòng)化控制，通過(guò)該界面，上位機(jī)能夠非常直觀的顯示出統(tǒng)計(jì)報(bào)表、事故記錄、數(shù)據(jù)分析、曲線分析和運(yùn)行狀態(tài)等，并可以控制操作井下膠帶輸送機(jī)。如果操作人員想要查看上位機(jī)是否與井下的各臺(tái)控制機(jī)分站擁有正常的通訊，那么就能夠通過(guò)界面中圖標(biāo)顯示的顏色來(lái)進(jìn)行判斷。遠(yuǎn)程監(jiān)控井下主膠帶運(yùn)輸機(jī)的工作狀況就是這樣通過(guò)地面工業(yè)控制計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

1.2 監(jiān)控系統(tǒng)的組成

地面工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、KJJ14數(shù)據(jù)傳輸接口、KJD5礦用本質(zhì)安全型可編程控制器、電源繼電器箱、數(shù)據(jù)傳輸電纜、多種保護(hù)傳感器和信號(hào)聯(lián)絡(luò)裝置等多種設(shè)備構(gòu)成了監(jiān)控系統(tǒng)。

2.監(jiān)控設(shè)備的功能

KJJ14數(shù)據(jù)傳輸接口：對(duì)于地面工業(yè)控制計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，其信號(hào)不能直接被井下的膠帶KJD5控制器進(jìn)行接收和讀取，他們之間需要一種設(shè)備來(lái)傳輸和轉(zhuǎn)換信號(hào)，這種設(shè)備就是KJJ14數(shù)據(jù)傳輸接口，她能夠完成地面工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與KJD5控制器之間傳輸控制信號(hào)的任務(wù)，而且這種信號(hào)傳輸是雙向的。

KF1006A型電源繼電器箱：對(duì)于KJD5控制器中所有的關(guān)聯(lián)設(shè)備來(lái)說(shuō)，比較重要的一個(gè)就死KJJ14數(shù)據(jù)傳輸接口，該接口能夠?qū)⒅绷?2V的電源提供給控制器，同時(shí)能夠自由的轉(zhuǎn)換本安與非本安隔爆信號(hào)，控制器通過(guò)該繼電器箱可以實(shí)現(xiàn)對(duì)隔爆電器的控制以及對(duì)相關(guān)信號(hào)的接收。

礦用本安型可編程KJD5控制器（PLC）：對(duì)于主膠帶運(yùn)輸洗頭膏來(lái)說(shuō)，其最為核心的組成部分就是礦用本安型可編程KJD5控制器（PLC），其不僅能夠檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)，還能夠控制膠帶主機(jī)、機(jī)尾給煤機(jī)等各種設(shè)備，同時(shí)還可以顯示出膠帶機(jī)的各種狀態(tài)，其選擇及其豐富，有就地控制、遠(yuǎn)程控制、連鎖操作和手動(dòng)操作等。如果想要在現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)一的打開或者停止井下膠帶輸送機(jī)，那么就選擇就地和連鎖控制。如果想要將打開或者停止井下膠帶輸送機(jī)的作業(yè)放在地面完成，那么就選擇遠(yuǎn)程和連鎖控制。

對(duì)于礦用本安型可編程KJD5控制器來(lái)說(shuō)，其工作方式一般來(lái)說(shuō)是循環(huán)掃描，而每一個(gè)掃描周期都可以視為一個(gè)完成的整修處理過(guò)程，115s是該周期的最大時(shí)長(zhǎng)，CPU板處于通訊處理時(shí)期憑借串行口與顯示板完成數(shù)據(jù)傳輸，并對(duì)操作員通過(guò)鍵盤發(fā)出的相關(guān)命令及時(shí)做出反應(yīng)，同時(shí)液晶顯示屏上的內(nèi)容也完成實(shí)時(shí)的更新。當(dāng)?shù)V用本安型可編程KJD5控制器的工作方式為編程時(shí)，對(duì)用戶程序和輸出信息完全忽視，而其工作方式為運(yùn)行時(shí)，對(duì)用戶的有效程序進(jìn)行相應(yīng)的執(zhí)行，并對(duì)通過(guò)輸入端進(jìn)入的開關(guān)量和頻率量進(jìn)行掃描讀入，在此過(guò)程中，存儲(chǔ)器也存入了相關(guān)的狀態(tài)，而且存入存儲(chǔ)器中的內(nèi)容在執(zhí)行程序的過(guò)程中不會(huì)隨著輸入狀態(tài)改變而發(fā)生變化，當(dāng)完成一個(gè)掃描周期以后，該內(nèi)容才會(huì)發(fā)生改變。執(zhí)行完用戶程序后會(huì)得到相應(yīng)的結(jié)果，該結(jié)果通過(guò)輸出處理與輸出鎖存器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，鎖存器處于輸出板中，同時(shí)控制信號(hào)也會(huì)憑借著隔離電路輸出到外面，礦用本安型可編程KJD5控制器輸出的實(shí)際值就是該控制信號(hào)。處理用戶程序的順序是一條一條的從左往右，從上到下執(zhí)行。通常情況下，本文會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)完成對(duì)設(shè)備的調(diào)試、使用或者維護(hù)工作，此時(shí)就需要對(duì)程序進(jìn)行編寫和修改，這些工作本文可以利用鍵盤或者圖形編輯器來(lái)完成。

3.地面監(jiān)控系統(tǒng)

地面工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)：本文將25臺(tái)KBA4型本質(zhì)安全型礦用光纖攝影儀安裝在井下所有的主運(yùn)膠帶上面，對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行獲取，所得到的就是監(jiān)控系統(tǒng)信號(hào)，公司調(diào)度室中的光端機(jī)憑借光纜收集該監(jiān)視系統(tǒng)信號(hào)后轉(zhuǎn)變視頻信號(hào)格式，758同軸電纜將轉(zhuǎn)變之后的視頻信號(hào)傳輸?shù)侥z帶井上集中控制室MJJ型視頻矩陣切換器上，然后井上集控室中的8臺(tái)工業(yè)電視通過(guò)KJ2028A型配套控制器完成自由切換視頻信號(hào)的工作，井下膠帶采集到的所有視頻信號(hào)都能夠通過(guò)任何一臺(tái)工業(yè)電視進(jìn)行顯示，這樣一來(lái)井下主運(yùn)膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的狀況就可以通過(guò)8臺(tái)監(jiān)視器來(lái)了解和掌握，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的安排原煤的運(yùn)輸。

地面計(jì)算機(jī)環(huán)網(wǎng)監(jiān)視系統(tǒng)：為了構(gòu)建企業(yè)信息化系統(tǒng)，礦業(yè)公司將企業(yè)內(nèi)部計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)提升到了1000M。其網(wǎng)絡(luò)實(shí)行的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為環(huán)形光纖以太網(wǎng)，同時(shí)為了能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)井下主膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，本文將企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)連接到了其光纖視頻信號(hào)。

4.結(jié)論

唐山煤礦應(yīng)用井下主膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)以后，完善了綜合自動(dòng)化控制平臺(tái)，將公司的自動(dòng)化管理能力進(jìn)行了強(qiáng)化，并且實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的自動(dòng)化控制井下主膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)，以此為基礎(chǔ)本文公司的全面自動(dòng)化控制在不久的將來(lái)一定能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人操作。將公司自動(dòng)化的程度提升了一個(gè)層次，節(jié)省了大量的人力成本，提高了生產(chǎn)效率。避免了過(guò)去因人為原因造成的許多設(shè)備故障，保證了設(shè)備運(yùn)行的安全性，降低了設(shè)備的維修成本，提高了原煤產(chǎn)量。

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