论文煤矿井下胶带机控制系统设计分析，本文是控制系统类毕业论文范文和胶带机和控制系统和煤矿类硕士学位论文范文.
王瑄 煤炭工业合肥设计研究院有限责任公司
【摘 要】 本文采用实际设计案例,针对煤矿井下胶带运输的重要性及现有控制管理现状,提供一个较全面完善的解决方法,希望能对相关工程提供帮助.
【关键词】 PLC 控制 自动化 无线 WIFI 通讯 视频监视
一、前言
煤矿井下胶带机运输系统是矿井生产系统的关键环节,其自动化程度直接影响矿井的生产能力.目前,许多矿井已实现了单机控制或区域运输系统的集中控制,但存在设备陈旧,监测、控制手段单一,系统不完善等问题.,发现问题、解决问题效率较低,直接影响矿井生产.
本系统采用 PLC 控制技术和分布式控制结构,包括井下控制系统、地面控制系统、视频监控统及无线通信系统.井下与地面设交换机,通过光纤以太网方式通讯,并留有与矿井综合自动化系统通讯的接口.系统实现了井下运输系统的全方位集中监控、监视和通讯,具有较强的现代化自动化水平.
本系统控制模式在提高效率的同时,提高产能,降低安全事故、设备事故等安全风险,通过完善的信息监测系统,优化操作流程以降低成本,符合矿井的实际和煤炭行业市场严峻局面的现实.
二、项目概况
谢桥煤矿井下皮带运输系统东翼、西翼 2 个区域共有皮带 18 条,其中东部 8 条皮带机、3 处 5 台给煤机,西部 10条皮带机、4 处 6 台给煤机.井下东部、西部胶带机运输系统全部为单机就地控制,无法进行集中控制；同时监控、通讯设施不全,导致调度、操作存在严重问题.
本设计在地面设置综合监视、监控、通讯总站,在井下东、西翼分别设置 1 个控制主站,每条胶带机设置 1 个控制分站；沿东、西翼运输大巷布设网络系统,安装视频监控装置、WIFI 基站,以地面集中控制加井下分区域控制方式建立集控系统.
系统以地面操作为主要模式,采用集中控制系统并辅以WIFI 通讯和视频监控,在充分提高对设备运行状况的检测手段、巡视手段、监视手段的基础上,建设以无人值守,少人巡检为目标的集中控制与监视以及无线通讯系统,提高胶带机运输自动控制水平,减少岗位人员,提高生产效率.
三、系统组成
系统在地面调度室设置综合控制平台、DID 显示大屏；在井下东、西部分别设置区域控制主站,主站由 2 台防爆计算机和显示器组成,1 台用于皮带机监测、控制及操作使用,1 台用于该区域皮带运输视频监控.每条胶带机旁设置单机PLC 分站和传感器；沿运输大系统巷设置视频监控系统、WIFI 通讯系统；达到全方位,多角度控制模式.
四、主要检测手段
1、带式输送机设置跑偏、拉绳、打滑、堵料、撕裂,料流检测装置、烟雾及温度传感器等保护装置,实现安全保护功能.
2、 对各主电机增设运行状态传感器, 包括：温度传感器、震动传感器、加速度传感器.通过 AB 公司专业震动监测系统软件监测震动信号,并分析电机、滚筒运行曲线,提前对设备磨损情况预警.
3.采用红外温度传感器检测滚筒温度.
4、对重要检测点（如煤仓料位、堆煤、皮带速度等）采用质量高的双传感器检测（两种类型或同型两个）,其目的是为了防止漏检,以提高检测的可靠性,保护设备安全及减少停产时间.
5、采用雷达料位计加强对煤仓煤位的连续检测,位于煤仓的上下级皮带,当传感器可靠的情况下,可根据仓位信号开车.
五、巡视手段
沿胶带机石门每 300 米和拐弯处均设置本安型通讯基站,基站信号通过井下以太网传至井下东、西翼主站,再通过主站环网交换机上传至地面控制中心,并接入矿井程控调度电话交换机. 配备矿用本安型手机, 接入就近的WIFI基站,巡视及相关管理人员可通过手机及时上报现场情况.
六、监视手段
在各皮带机头、机尾滚筒、皮带张紧装置、皮带驱动滚筒、采区皮带搭接、给煤点、巷道交叉点等关键位置安装摄像仪,同时确保视频点和接入的冗余,在井下东、西翼两个集控主站能以视频图像监视本区域胶带机运行的情况.在每个防爆摄像机旁边增加辅助照明装置, 提高视频系统清晰度.防爆光纤网络摄像机就近接入井下网络,数字视频信号通过网络传输到调度室*还原成 信号进入视频矩阵,在DID 拼接电视墙上显示；视频可以与控制系统联动.
监视系统中视频装置硬盘容量配置达到能监视 3 个月以上同时能对监视的视频内容进行存档、读取、播放.
七、系统操作方式及功能
1、系统具有远程、集中、就地三种操作方式.远程方式在地面操作站进行控制,集中方式由东、西翼控制站操作,就地方式在现场按钮箱上实现脱机（脱离 PLC 控制）试车或开车.
2、可根据工艺流程实现胶带机系统全自动化运行：顺煤流停车,逆煤流开车,无煤停车.当系统中某部皮带机出现问题时,该皮带机立即停机并退出集控系统,同时联动跳停逆煤流方向的设备.或改就地手动控制该皮带,系统继续运行.
3、实现对胶带机运行参数、控制信号、CST 控制信号及电机、滚筒、制动装置等设备运行状况的监测和数据上传、控制参数修改等功能.
4、采用 IP 扩音电话系统,利用以太网广播方式,用于伴随胶带机集控系统的启动、停止、紧急停车和事故进行广播,替代原来的简单的点铃通讯和少量固定式对讲设备. 语音箱安装在胶带沿线,当集控系统启、停、急停等指令发出,首先或者同步广播,提醒沿线巡检人员注意安全.
5、具备实时报警和历史报警功能.实时报警可实时显示每个测点参数及系统工况（如设备状态、系统通讯故障等情况）,同时发出声光及语音报警信号.历史报警允许用户随时查询所有报警记录.
6、如系统停止工作,计算机能对设备、传感器等进行在线自检.当与系统要求不符时,可发出告警提示运行和维护人员处理.
7、控制站具有良好的人机界面,实时动态显示系统工艺流程画面、设备工况、工艺及电气参数等,实现各参数及设备开停工况的实时及历史趋势显示,并进行相应的数据处理、记录、查询等.
9、设胶带机运行工况、电耗、工作时间等统计报表和所有报警、故障报表.
10、地面操作站和井下主站及各分站实现监视、监控、通讯功能,主站和各分站之间实现监视、监控、通讯功能.
11、具有 WEB （不少于 20 用户同时在线浏览）发布功能,管理者可以浏览生产系统运行状况,不能参与操作.
八、结束语
设计采用先进的传感器技术、通讯技术、计算机技术、网络技术实现运输系统自动化水平、通讯水平的极大提高,具有较高的集中控制水平、先进完善的检测手段和较高的安全性、可靠性.本工程参控胶带机覆盖整个井下运输系统,参控胶带机数量较以往工程多,监控手段较以往工程更全面更完善,技术手段更先进.本系统的投运,进一步提高了自动监测水平,达到了减人增效的预期目标,取得了良好的经济效应.
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参考文献：
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