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1、概述
    目前，井下膠帶機(jī)運(yùn)輸已成為我國高產(chǎn)高效煤礦輸煤的主要工具，因而膠帶輸送機(jī)的自動(dòng)化程度及安全運(yùn)行在煤礦生產(chǎn)中占有重要的地位。礦井主煤流運(yùn)輸是煤炭生產(chǎn)過程的重要組成部分，其系統(tǒng)復(fù)雜，環(huán)節(jié)多、貨流量大。國內(nèi)外現(xiàn)代化煤礦生產(chǎn)實(shí)踐證明，只有減少轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)，消除煤流的停頓，實(shí)行不問斷不停頓的連續(xù)運(yùn)輸，才能達(dá)到高產(chǎn)高效的目的。針對煤礦井下運(yùn)輸系統(tǒng)線路長、崗位多、聯(lián)絡(luò)環(huán)節(jié)多等特點(diǎn)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)，并輔以工業(yè)電視，實(shí)現(xiàn)地面對井下主煤流膠帶輸送機(jī)的遠(yuǎn)程集中控制。
2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    設(shè)計(jì)的主要原則是實(shí)現(xiàn)以地面控制為主，井下控制為輔的控制方式。該系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)集散式控制系統(tǒng)(DCS)，控制系統(tǒng)由地面遠(yuǎn)程集中監(jiān)控中心、井下中心站、若干個(gè)控制分站和PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)組成。圖像和數(shù)據(jù)采用光纖傳輸。地面控制中心由兩臺(tái)IPC工控機(jī)、大屏幕和一臺(tái)觸摸屏、打印機(jī)等組成。井下控制由多個(gè)控制分站組成。地面二臺(tái)工控機(jī)采用冗余技術(shù)互為備用，井下控制分站采用西門子S7-300可編程控制器為核心的防爆兼本安KJD15型膠帶機(jī)自動(dòng)控制裝置。
2.1系統(tǒng)概述
    祁東煤礦隸屬皖北煤電集團(tuán)公司，設(shè)計(jì)能力年產(chǎn)150萬噸原煤，現(xiàn)已達(dá)到年產(chǎn)200萬噸原煤，是我國大型現(xiàn)代化礦井。隨著礦井生產(chǎn)產(chǎn)量的不斷提高和服務(wù)年限的增長，以及采區(qū)的進(jìn)一步開拓布局，井下主強(qiáng)力膠帶機(jī)和各采區(qū)膠帶機(jī)需要延長或接力，井下煤炭運(yùn)輸90%是由采區(qū)膠帶機(jī)直接轉(zhuǎn)載到主運(yùn)輸膠帶機(jī)。井下一420水平現(xiàn)有東翼和西翼兩個(gè)方向強(qiáng)力膠帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)，使用的膠帶機(jī)均為強(qiáng)力膠帶機(jī)，膠帶寬度1000mm.膠帶強(qiáng)度2000Kg／cm，膠帶機(jī)運(yùn)行速度為2.0m／s，運(yùn)輸能力1000t/h。其主煤櫥e運(yùn)輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示．
2.2控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    集中控制分為地面控制中心和井下控制系統(tǒng)，地面主要設(shè)備包括；工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、zll顯示器、觸摸屏、不間斷電源、網(wǎng)絡(luò)連接器等。井下主要設(shè)備包括：井下控制主站、井下控制分站、網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)。其中，井下控制分站由KJD15隔爆兼本安膠帶機(jī)自動(dòng)控制裝置和保護(hù)傳感器等構(gòu)成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示．
3、數(shù)據(jù)通信與PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)
3.1傳輸介質(zhì)
    信息與圖像采用光纖和雙絞線進(jìn)行傳輸。光信號(hào)通過礦用阻燃多模光纜無中繼地從井下傳輸?shù)降孛妗��?shù)據(jù)信息在井筒中傳輸通過光纖傳輸，井下采用雙絞線傳輸。
3.2 PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)
    井下控制主站通過信道與其他控制分站連接，構(gòu)成基于DP方式的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)PROFIBUS網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)是一種完全開放式的網(wǎng)絡(luò)。將膠帶機(jī)自動(dòng)控制裝置所檢測的現(xiàn)場信息上傳給地面遠(yuǎn)程控制中心，同時(shí)通過該網(wǎng)絡(luò)接收地面控制中心的控制指令。
3.3通訊單元功能
    由可編程控制器和通訊模塊構(gòu)成的井下主控控制單元，主要實(shí)現(xiàn)：地面控制中心和井下控制主機(jī)的通訊，與井下控制分站共同構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)；并實(shí)現(xiàn)熱備。向地面控制主機(jī)和井下控制主機(jī)傳送各井下控制分站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。接收地面控制主機(jī)和井下控制主機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)。
4控制系統(tǒng)冗余
4.1冗余結(jié)構(gòu)
    由地面兩臺(tái)工控機(jī)（大屏幕和觸摸屏）構(gòu)成系統(tǒng)冗余。由觸摸屏主控，當(dāng)觸摸屏工控機(jī)發(fā)生故障時(shí)，將自動(dòng)無擾切換至另一臺(tái)工控機(jī)控制，并保持當(dāng)前監(jiān)控狀態(tài)。
4.2熱備
    -在地面控制通訊信道故障或地面控制主機(jī)故障時(shí)，自動(dòng)切換到井下主控制站執(zhí)行遠(yuǎn)程控制。
    ·在地面觸摸屏控制主機(jī)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)切換到地面大屏幕控制主機(jī)執(zhí)行遠(yuǎn)程控制。
    ·在正常情況下，實(shí)現(xiàn)井下控制主機(jī)、地面大屏幕控制主機(jī)、地面觸摸屏控制主機(jī)之間遠(yuǎn)程控制功能的任意切換。
    -在進(jìn)行以上三種切換操作時(shí)，實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)無擾動(dòng)。
4.3自動(dòng)切換
    當(dāng)?shù)孛娴骄�下信道傳輸中斷時(shí)，將自動(dòng)無擾切換至井下主控站進(jìn)行控制，并將保持當(dāng)前控制狀態(tài)。
5、系統(tǒng)功能
    系統(tǒng)除能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)膠帶機(jī)控制的多種要求外，還可以利用觸摸屏或鼠標(biāo)器實(shí)現(xiàn)地面集中自動(dòng)控制、井下集中自動(dòng)控制和就地手動(dòng)控制。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制時(shí)，計(jì)算機(jī)首先完成內(nèi)部自檢、沿線預(yù)警信號(hào)發(fā)布、執(zhí)行膠帶機(jī)開停及各種保護(hù)和信號(hào)的綜合處理，系統(tǒng)具備故障狀態(tài)下的緊急停車功能。
5.1操作控制
    操作人員可在地面上位機(jī)采用不同方式控制各條強(qiáng)力膠帶機(jī)的啟動(dòng)和停止。控制方式有三種：
    (1)地面集中控制
    在這種方式下，操作人員只需在地面控制中心操作觸摸屏按鈕或鼠標(biāo)，控制井下各條膠帶機(jī)和給煤機(jī)的起、停以及故障解除等。并且通過計(jì)算機(jī)語音系統(tǒng)向井下發(fā)布開車提示命令。
    (2)人工就地控制
    當(dāng)?shù)孛婵刂浦行幕蚓�筒信道出現(xiàn)故障時(shí)，操作人員可分別在各條膠帶機(jī)頭通過KJD15膠帶機(jī)自動(dòng)控制裝置控制膠帶機(jī)的起、停。
    (3)控制方式變換
    通過地面控制中心遠(yuǎn)程控制KJD15膠帶機(jī)自動(dòng)控制裝置進(jìn)行手／自動(dòng)切換，完成集中控制與就地控制轉(zhuǎn)換，使得二種控制方式互為備用、互相閉鎖，提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性。具有同煤流方向相互閉鎖功能，實(shí)現(xiàn)逆煤流開，順煤流停。
5.2圖像顯示
    地面控制中心顯示器具有豐富的畫面和各種打印功能。畫面采用組態(tài)三維動(dòng)畫顯示方式，反映膠帶機(jī)運(yùn)行及傳感器工作狀態(tài)。顯示內(nèi)容包括：膠帶機(jī)和給煤機(jī)開／停、煤位高低、電機(jī)電壓／電流、環(huán)境溫度、各種傳感器動(dòng)作狀態(tài)等，并能顯示上述參數(shù)的動(dòng)態(tài)值、平均值、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線等等。可以定時(shí)、分時(shí)、立即打印各條膠帶機(jī)的運(yùn)行參數(shù)、故障類型和發(fā)生的時(shí)間等。
    (1)1況圖
    工況圖動(dòng)態(tài)顯示整個(gè)系統(tǒng)所有膠帶機(jī)、給煤機(jī)、轉(zhuǎn)載膠帶運(yùn)行的工況，以及主要保護(hù)及有關(guān)參數(shù)信息。
    (2)控制操作圖
    圖中含有一些控制按鈕，通過“開停控制”、“停車”按鈕可以進(jìn)行膠帶整翼開停、流程開停、單臺(tái)開停選擇，還可以選擇給煤機(jī)的開停并且可以通過“故障解除”在復(fù)位按鈕無法復(fù)位的情況下進(jìn)行開車。
    (3)故障及保護(hù)顯示
    同時(shí)實(shí)時(shí)顯示膠帶機(jī)和各種保護(hù)傳感器的工作狀態(tài)，顯示膠帶機(jī)的故障類型，分站之間通信是否異常。
    (4)信息圖
    信息圖顯示地面、井下通訊狀態(tài)，并顯示由那臺(tái)計(jì)算機(jī)控制。
    (5)實(shí)時(shí)和歷史趨勢圖
    顯示當(dāng)前和過去一個(gè)時(shí)期所有電機(jī)電流、帶速、煤倉煤位的歷史曲線。
    (6)報(bào)表圖
    圖中包括數(shù)據(jù)表、報(bào)警預(yù)纜、歷史趨勢圖、報(bào)表和歷史查看按鈕，可進(jìn)行相關(guān)信息的查看。
5.3語音報(bào)警
    可以實(shí)時(shí)顯示報(bào)警類型，且有語音報(bào)警提示。報(bào)警類型主要包括：起、停車預(yù)告，煙霧、堆煤、跑偏、打滑、滅火灑水、溫度和滿倉等。
5.4歷史查詢
    查看電機(jī)電流、電機(jī)溫度、帶速歷史趨勢圖、相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)表顯示和歷史數(shù)據(jù)查詢。
5.5綜合保護(hù)
    系統(tǒng)具有膠帶機(jī)低速打滑、機(jī)頭堆煤、滿倉、超溫灑水、煙霧、滾筒超溫、沿線急停和跑偏等多種保護(hù)。
5.6 KJDIS隔爆兼本安控制裝置
    KJD15裝置具有聯(lián)網(wǎng)和顯示功能。該裝置與各種傳感器結(jié)合，使每條膠帶機(jī)具有完善的保護(hù)監(jiān)測及控制功能，該系統(tǒng)還可以與礦井計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。