帶式輸送機集中控制系統(tǒng)的改造及應(yīng)用

張亞珉

（山西汾河焦煤股份有限公司回坡底煤礦，山西 臨汾 031400）

1 帶式輸送機集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理及功能

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

建立地面集控中心，負責皮帶運輸系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備遠程控制和自動控制，采集、查詢存儲工作狀態(tài)，同時系統(tǒng)地分析工作現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)、曲線數(shù)據(jù)、事件信息、記錄操作、故障報警等設(shè)備運行情況，并進行視頻圖像監(jiān)控。2 臺控制主機設(shè)置于皮帶工區(qū)集控室，采用雙機熱備，確保監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定運行。上位機顯示的皮帶機信息圖，采用多層次的顯示方式，分別顯示保護狀態(tài)、運行狀態(tài)、故障記錄等信息。上位機監(jiān)視器圖形組態(tài)畫面采用平面效果工況圖。礦用隔爆網(wǎng)絡(luò)攝像儀使用高清晰、高照度、彩色和紅外一體機。視頻信號采用網(wǎng)絡(luò)交換機進行數(shù)據(jù)交換，通過單模多芯光纜傳輸至地面皮帶控制室。結(jié)合圖像監(jiān)視功能，在皮帶機機頭、機尾和卸載點安裝礦用隔爆網(wǎng)絡(luò)攝像儀，共計10臺。在皮帶調(diào)度室設(shè)置屏幕顯示，采用液晶顯示屏畫面組合形式，顯示視頻圖像[1]，系統(tǒng)組成如圖1 所示。

圖1 井下皮帶運輸集中控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

1.2 系統(tǒng)的上位機功能

1）管理功能：系統(tǒng)自動生成膠帶運輸機控制流程，實現(xiàn)清晰圖像和人機界面實時顯示，同時根據(jù)操作人員習慣，直觀生動形象地以圖像反映現(xiàn)場流程和實時數(shù)據(jù)。具備運行報警、歷史數(shù)據(jù)、曲線的存儲及查詢功能。

2）監(jiān)控功能：圖形和菜單以畫面形式體現(xiàn)，控制室操作人員監(jiān)視各個設(shè)備的運行情況和多項控制，如單臺皮帶控制、煤流控制、皮帶保護故障屏蔽和解除、緊急停止皮帶機運行等。

3）通信功能：通過數(shù)據(jù)器件和集控中心，運用通訊協(xié)議，對工作現(xiàn)場實現(xiàn)通信控制。通過局域網(wǎng)實現(xiàn)生產(chǎn)和運輸數(shù)據(jù)共享[2]。

4）顯示功能：顯示整個系統(tǒng)的膠帶運行情況，每臺電機運行情況，每臺電機電流、電壓值、故障報警值以及電機電氣參數(shù)（速度、電流、溫度等）。

5）畫面功能：顯示檢測到的實時數(shù)據(jù)，擬設(shè)計圖形，以不同顏色表示設(shè)備的運行、停止和故障狀態(tài)；以柱狀圖分散顯示檢測電氣參數(shù)、電機電流參數(shù)、運行速度、軸承溫度數(shù)據(jù)等變化趨勢；設(shè)定值、實時檢測值、故障信號等參數(shù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)實時數(shù)據(jù)監(jiān)控畫面。故障設(shè)備信息、類型、時間實時記錄；系統(tǒng)設(shè)定了訪問控制權(quán)限，操作人員輸入登陸密碼授權(quán)操作控制設(shè)備，根據(jù)操作權(quán)限，設(shè)定各項設(shè)備的參數(shù)、設(shè)定值修改和控制方式，對設(shè)備進行起停控制，保證系統(tǒng)的安全運行。

2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成

采用工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，根據(jù)皮帶運輸系統(tǒng)的實際情況建立工業(yè)千兆以太環(huán)網(wǎng)。采用數(shù)據(jù)、語音、視頻三網(wǎng)合一的形式完成主皮帶運輸系統(tǒng)的地面集控室集中控制。按結(jié)構(gòu)劃分為管理層、控制層和設(shè)備層。集中控制室遠程控制系統(tǒng)包括三個部分，分別為數(shù)據(jù)處理部分、視頻處理部分及語音處理部分?？刂破骶邆鋽?shù)據(jù)通信接口，可通過簡單轉(zhuǎn)換直接接入井下工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，提供標準的OPC 協(xié)議。

1）升級網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。大量部署安全設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中，管理者在管理設(shè)備與分析策略時，常有設(shè)備無法得到統(tǒng)一管理、策略配置無法集中、實時流量和運行日志無法及時得到分析、權(quán)限分散、無法集中等問題，只能對單個設(shè)備的管理設(shè)備日志來逐個進行分析；常規(guī)的網(wǎng)管軟件可實現(xiàn)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)級的管理，無法對運行安全數(shù)據(jù)進行分析，網(wǎng)絡(luò)中的安全狀況無法及時準確地了解，更無法實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一管理。Moxa 的MXview網(wǎng)絡(luò)管理軟件是為了管理工業(yè)級網(wǎng)絡(luò)中的Moxa 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備而設(shè)計的。軟件的應(yīng)用，可以對網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備進行實時設(shè)置、監(jiān)視及問題處理。MXview提供整合式管理平臺，自動偵測安裝于網(wǎng)絡(luò)的SNMP/IP、Moxa 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，納入的網(wǎng)絡(luò)組件可實時通過計算機圖像化顯示的拓撲實現(xiàn)管理遠程。

2）KJJ132 隔爆兼網(wǎng)絡(luò)交換機采用符合工業(yè)以太網(wǎng)標準的井下以太網(wǎng)交換機，如圖2 所示。安裝2 個以太網(wǎng)端口的網(wǎng)余型管冗以太網(wǎng)交換機，支持TurboChain 與Turbo Ring 的RSTP/STP 和MSTP 網(wǎng)絡(luò)冗余協(xié)議，實現(xiàn)骨干網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性。

圖2 KJJ132 礦用隔爆以太網(wǎng)交換機

根據(jù)實際情況，需安裝KBA127 礦用隔爆網(wǎng)絡(luò)攝像儀10 套。具體位置：分別在皮帶機頭、皮帶機尾、中間轉(zhuǎn)載和過橋部位；10 路工業(yè)電視圖像信號通過光纜采用以太網(wǎng)傳送；KBA127 隔爆網(wǎng)絡(luò)攝像儀采用高清度、高照度、彩色、紅外光源、18 倍變焦攝像儀。

3 系統(tǒng)安裝

主控制器和KDW101 型電源箱放置在皮帶機頭處，主控制器控制皮帶機的開/停及狀態(tài)顯示，并提供啟動前的語言報警。KDW101 本安電源用于系統(tǒng)和沿線的供電。距離主控制器100 m 處放置1 臺KTC101-HA 組合擴音電話，主控制器沿線接口引出1 根100 m 的LCYVB-7 型礦用拉力電纜與其相連接，KTC101-HA 組合擴音電話后放置一臺KHJ15/18-1（H），使用另1 根100 m 的LCYVB-5 型礦用拉力電纜相連接。機尾安裝1 臺KTC101-HAI 電話，用于接入跑偏和撕裂傳感器。整條沿線末端，即KTC101-HAI 電話后，插上1 臺KFD101 礦用本質(zhì)安全型總線連接器，作為系統(tǒng)的結(jié)束。皮帶機頭安裝跑偏、煙霧、堆煤、速度、溫度、電流、灑水電磁閥、雷達料位計等，機尾安裝跑偏和撕裂傳感器。井下101 控制器離井下KJJ132 隔爆兼網(wǎng)絡(luò)交換機距離超過800 m，通過兩芯光纖及光電轉(zhuǎn)換模塊連接通訊。井下101 控制器到KJJ132 隔爆兼網(wǎng)絡(luò)交換機距離小于800 m，用485 通信線通過485 轉(zhuǎn)網(wǎng)模塊與交換機連接，將數(shù)據(jù)上傳調(diào)度室，實現(xiàn)遠程控制。地面101 控制器用485通信線通過485 轉(zhuǎn)網(wǎng)模塊與KJJ132 隔爆兼網(wǎng)絡(luò)交換機連接，將數(shù)據(jù)上傳調(diào)度室，實現(xiàn)遠程控制。在皮帶沿線鋪設(shè)光纖，在機頭、機尾、卸載點、落煤點等關(guān)鍵位置安裝高清攝像頭，實現(xiàn)遠程視頻監(jiān)控。

4 應(yīng)用效果

通過IE 管理本局域網(wǎng)絡(luò)，建立皮帶集中控制系統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)鏈路。皮帶機的KJJ132 隔爆兼網(wǎng)絡(luò)交換機的鏈接，構(gòu)成以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)，搜索定位網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及收集拓撲信息繪出拓撲結(jié)構(gòu)圖，顯示整個帶式輸送機的物理連接信息。記錄符合預(yù)設(shè)條件的設(shè)備信息，主界面顯示實時帶式輸送機運行狀態(tài)，而觸發(fā)該事件的設(shè)備的運行狀況以不同顏色顯示。實現(xiàn)遠程對帶式輸送機的軟起動皮帶運輸機控制，實現(xiàn)皮帶機多電機驅(qū)動時輸出功率平衡，實現(xiàn)啟動、停止、緊急停車、饋電開關(guān)信號、就地/遠程切換復(fù)位報警功能，升級后降低了皮帶機系統(tǒng)的檢修量，解決了人員緊缺問題，原配備9 人，改造后現(xiàn)配備巡檢人員3 名，集控室值班員1名，減少人員5 名，年節(jié)約人工成本50 余萬元；年節(jié)約電費58 萬元，降低了煤礦的運營成本。

5 結(jié)語

通過對山西某礦帶式輸送機相關(guān)設(shè)備升級選型進行數(shù)據(jù)收集、工業(yè)環(huán)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸，集成遠程管理層上位機、以太網(wǎng)通信、組成軟件，實現(xiàn)了帶式輸送機遠程控制和檢測，取得了提升開機率，降低帶式輸送機故障率，減少巡檢和維修人員的優(yōu)化效果。還可以實現(xiàn)各類信息集成和信息互通，為煤礦實現(xiàn)智慧礦山創(chuàng)造了有利條件和優(yōu)良經(jīng)濟性效果。