PLC在井下带式输送机监控系统中的应用

PLC在井下带式输送机监控系统中的应用

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于丹丹，刘

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章，李

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鑫，于

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洋，迟春成

（1．大连矿山安全科学技术研究院，辽宁大连116013；2．扎赉诺尔煤业有限责任公司，内蒙古满洲里021421）

要：介绍了PLC在带式输送机监控系统中的整体设计，分别介绍此系统的硬件组成、软件实

现、网络连接和功能特点。现场操作简单，系统性能可靠，可扩展性强。摘

关键词：PLC；监控系统；带式输送机中图分类号：TD676文献标识码：B煤矿井下带式输送机在煤矿生产作业中担负着运输煤炭的重要任务，井下输送机系统运行安全性与稳定性，直接影响到煤矿的产量和经济效益。根据煤矿井下运输的实际情况及要求，为提高输送机系统的可靠性和安全性，实现对整个输送机系统的综合保护和集中监控，输送机监控系统的安装和使用是十分必要的。监控系统可实现提高生产效率、降低事故率，减少故障处理时间、减少现场操作人员，给煤矿带来了显著的经济效益和管理效益。1

系统组成

井下带式输送机监控系统由软件系统和硬件系统两部分组成，软件部分主要包括系统功能软件设计和下位机软件设计；硬件部分主要包括地面中心控制中心和井下分站等部分组成。1．1

软件系统设计

软件设计方面主要包括系统功能软件设计和下位机软件设计。系统功能软件主要为人机操作界面，软件设计利用MCGS组态软件借助WINDOWSXP操作系统可以很方便完成包括动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、双机热备、工程报表、井下输送机系统运行模拟显示、故障报警、实时数据显示、历史数据存储转换、表格的更新和数据输出等。下位机软件部分主要控制系统的启动，

检测各种保护信号，出现事故紧急停车，误报警的情况下自动检测重新启动等功能。该部分主要采用PLC控制，运用梯形图方式进行编写，简洁明了，

方便修改，易于存储，模块流程图如图1所示。由于本系统应用在煤矿井下，环境相对恶劣。为了防止干扰，对电流、温度、湿度、运煤量等模拟量信号和数字量信号进行平均值滤波。

PLC（ProgrammablelogicController），

可编程逻

文章编号：1003－496X（2010）08－0061－03

控制。系统具有防潮、防尘、抗干扰能力强，现场易编程、灵活性强、易扩展，基本免维护，并能够实现软件控制化，自动检测系统故障等功能。系统采用多台PLC模块组成数据传输网络，根据不同矿井的需求，达到不同的规模控制。可以同时完成一个系统

内多条胶带全过程的监控、

监测、与地面中央控制室相连接，构成一个完善的监控系统。

（1）地面中央控制室。地面中央控制室设置在调度室附近，主要通过人机操作界面和工业视频监控系统对输送机及相关设备进行监测、监视和集中控制。工业视频监控系统对输送机及相关设施进行监测和监视。对于地面下的情况能够实时传输到地面中央控制室的视频监视主机中，并进行存储备份，能够实现有需要时的数据调用。视频监控系统主要设备包括工业控制计算机、不间断电源、工业电视和矿用隔爆型监视器等。人机操作界面具有信号显示功能，用图形和文本的方式显示当前的控制状态、过程变量、报警信息，通过内置功能对PLC内部进行简单的控制、

设置等。人机操作界面采用主、从计算机实现双机热备，计算机实时接收监控数据并备份存储，实现一定周期内的数据可以查询调用；当其中一台计算机出现故障时，可自动切换到另一台计算机，以防止数据丢失或控制失控。人机操作界面与地面下的输送机监控系统以网络总线形式进行连接，对于地面下的数据进行实时采集，从而使工作人员在控制中心就可以了解地面下的输送机运行实时信息。当输送机出现故障时也能根据传输数据进行判断并做出相应处理。

（2）井下监控分站。监控分站采用矿用隔爆兼本安型控制器。该分站由各种PLC控制模块、通讯模块、继电器转换板、中继器、本安电源模块、电池模块、输入/输出隔离板、本安/非本安隔离板等部分组成，用于对设备进行信号控制、输入信号的采集、监控、隔离、放大，输出信号控制相应外围设备，本安/非本安信号的转换，紧急断电时电池供电的相应转换等功能。从而完成整个系统的数据采集、设备控

制、

信息传输及网络通讯。必要时刻，也可以进行独立的单机运行，对所监控设备进行监控。

可编程序控制器是监控分站的核心器件，用于集中控制工作方式下，监控输送机运行状态。通过控制器所采集到的信号对外置设备传达命令信号。可编程序控制器有通讯接口模块，该模块可以通过地面中央控制室进行主机在线下载更新软件程序，并可以独立提供完整的监控设备数据实时变量表，

对监控系统能够实现自动检测系统故障在线诊断，并且上传到中央控制室，提醒操作人员进行问题处理。

（3）操作工作台。操作工作台由液晶显示器和隔爆工作箱组成，实现监视输送机的运行状况和对输送机实时控制操作。操作工作台可以就地监视电动机电流和工作状态、输送机的运行速度、各种传感器的动作位置以及显示输送机的正常运行状态和各种故障状态。通过操作工作台的各种操作控制按钮，可以电动机、输送机以及各种传感器进行工作方式的选择和控制，并且可以对出现的故障状态进行处理。

（4）传感器。该监控系统采用堆煤传感器、纵向撕裂传感器、跑偏传感器、急停传感器、速度传感器、温度传感器、CO传感器、烟雾传感器、洒水装置、语音报警和语音通信等组成。①所有输送机上的给煤点都设置堆煤传感器和纵向撕裂传感器，以防止出现输送机胶带出现大量堆煤和胶带撕裂的事故出

现，从而减少由此带来的经济损失；②所有输送机均设有两极跑偏开关，每隔约50m设置一对跑偏开关，一级跑偏用于故障报警，二级跑偏用于故障停车；③所有输送机均设拉线开关，用于紧急情况下的停车，急停拉线开关的安装间距均按50m进行配置，并可扩展为胶带的跑偏保护，当出现跑偏报警时，工作人员可通过拉线开关紧急停车，以保证设备和人身安全；④在输送机上设置胶带速度传感器，以检测胶带的速度，从而防止超速及打滑事故的发生；⑤在输送机的主滚筒设置温度传感器，随时检测滚筒的温度，并配备自动洒水装置，在滚筒超温时由温度传感器上传超温信息，由工作控制台下发自动洒水命令，自动洒水装置开始对主滚筒进行洒水降温；⑥在输送机上设置CO传感器，可以随时监控周围环境的CO含量，从而降低CO对工作人员的伤害；⑦在输送机所在巷道设置烟雾传感器，以检测该巷道的烟雾浓度防止火灾事故的发生；⑧每台设备机头旁均设有操作工作台，该工作台可以控制本台设

备的工作方式、

就地起停按钮及语音报警，运输机每隔约100m设启动预警装置，设备启动前发出预警

信号，提示有关人员应立即远离设备，防止事故发生；⑨语音电话通信系统，当出现紧急情况时可以通过该系统进行语音报警和工作人员间的对话，安装间距按200m进行配置。1．3网络连接

根据煤矿的现场情况和控制距离，一般情况网

络组成主要是在地面中央控制室设置控制主机，与地面下的监控分站联结选用环形光纤以太通讯；地面下分站间采用网络总线连接，在控制距离＞1500m的2个井下监控分站间要加中继器，在每台输送机头位置设置监控分站。监控分站负责现场的信号

实时控制、故障处理、信息传输及网络通讯。采集、

并且能实现单机控制状态。

整个系统为实时监控环形光纤以太网络结构，具备有完善的生产监控管理功能，对胶带运输主要环节及相关的辅助环节的生产过程进行实时数据采集、传输、处理、显示、记录打印，对井下运输胶带系统进行远程集中监控，同时配合工业视频监控系统进行安全图像监视和检测，以确保人员及设备的安全。

通过监控网络，工作人员可在地面中央控制室的终端上监视控制输送机生产作业的整个过程，完保护、控制及相关环节的远程测成对输送机生产、控，实现矿井输送机生产系统的综合自动化控制。2

功能特点

少运行时间；重载启动时，按逆煤流方向启动；系统

停止或无煤时延时自动停车。

如果设备采取集中控制启动，控制系统接到现场停车信号后，可作为紧急停车处理，实施故障停车操作，并把紧急停车信息上传到中央控制室；对设备

并进行声光报警。故障和模拟量超限进行实时报警，

一般故障只报警，现场出现非正常停车或严重故障

时，故障设备及其上游设备均应紧急停车，下游设备延时依次进行停车。电机的电流实时监测功能可发现一些机械设备的潜在故障隐患；运行中对电机的电流进行实时监测分析，当发生电流超限或突变时报警，严重时停机。操作工作台是与中央控制室主机配套的操作员界面系统，可在线修改控制程序参数。它的功能键可作为普通按钮，可方便地设置系统运行时间，对系统进行手动启动，存储单机工作的各项数据参数，对翻页查看各种数据。通过单机故障进行紧急处理，编程，可在液晶显示屏上显示带速、电流、温度、运煤各种传感器状态并且以FLASH形式仿真该输送量、

机的实时运行状态。

在操作工作台上能集中显示输送机的工作状态、故障报警、故障类型、故障地点；完善的信息处理功能，报警信息、运行参数、操作记录等信息自动形成标准格式的数据库文件，并在硬盘长期保存，供信息系统调用。3

结

语

带式输送机监控系统采用多台PLC控制分站

以及控制主机组成数据传输网络，达到不同的规模控制。完成系统内输送机、给煤机的全工作过程的监控、监测、连同地面中央控制室，构成一个完善的监控系统。实现运输机运输系统集中监控，实时监

并显示数据曲线，制作历史控设备状态和运行参数，

数据图表，对重要信息进行定期存储；控制方式分集3种方式可转换。正常生控自动、集控手动、就地，产时，使用集控自动方式，设备按工艺要求的顺序和

流程由中央控制室主机操纵自动启停；集控手动时，可在工作操作台操作各设备，无闭锁和联动关系，实现独立操作；就地实现现场操作；启动设备前由中央控制室主机发预告信号，预告30s后，若现场满足集控自动启动条件，设备按顺序自动启动。现场可用停车按钮停止启动过程；现场信号箱设起/停车按钮，现场可随时停车。多种流程选择。在联动方式可根据工艺选择运输流程，输送机启动按顺煤流下，方向，并根据输送机胶带速度、长度延时开车，以减

带式输送机监控系统可靠性高、操作简单、运行

稳定，能给煤矿创造较大的经济效益，具有较高的推广价值，且具有可扩展性，为今后实现矿山自动化集中控制打下良好的基础。

2004年毕作者简介：于丹丹（1981－），女，助理工程师，业于黑龙江科技学院，现工作于大连矿山安全科学技术研究院。

（收稿日期：2010－02－01；责任编辑：刘明智

）

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mjem.html