原煤运输系统的改造.doc

原煤运输系统的改造0 引言张家峁矿业有限公司原煤运输系统主要由503和504刮板输送机、101上仓胶带、主运胶带、5-2煤大巷胶带组成。503和504刮板输送机采取直接启动方式；101上仓胶带和主运胶带采用变频驱动方式，在地面主运机房通过PLC实现集中操作；5-2煤大巷胶带采用CST驱动方式，在井下5-2煤大巷胶带机头通过胶带保护控制器和PLC实行就地操作。实际应用中，该系统主要存在以下问题：（1） 整个系统启动顺序为503/ 504刮板输送机101上仓胶带主运胶带5-2煤大巷胶带。503/504刮板输送机、101上仓胶带和主运胶带起车运行后电话通知5-2煤大巷胶带起车，两个部分需独立操作，使整个原煤运输系统不能一键起车，启动时间长达2030 min，生产效率低。（2） 101上仓胶带打滑或者过载后不能及时停止主运胶带，出现压死现象，压死后不能重载启车。（3） 5-2煤大巷胶带未参与集中操作控制，集控人员不能了解5-2煤大巷胶带的运行状况，当5-2煤大巷胶带故障停车时集控人员首先不能及时通知相关的维护人员处理故障，其次不了解情况未及时停运101上仓胶带和主运胶带，造成胶带长时间空载运行，降低了生产效率。为了解决上述问题，该公司对原煤运输系统进行了改造。1 改造方案（1） 围绕101上仓胶带改造整个原煤运输系统。（2） 充分利用现有的设备提升运输能力，降低短时过载导致101上仓胶带停车的几率，合理提高带载启车的能力，缩短原煤运输系统启车时间，保障原煤运输系统安全稳定运行。（3） 改造张紧装置，降低101上仓胶带打滑故障几率。（4） 在主井口控制室实现原煤运输系统的集中操作和控制，提高整个系统启车预警功能，实现原煤运输系统一键起车。（5） 完善闭锁关系，增加相关故障报警和历史记录查询功能，为检修人员提供准确信息，缩短故障排除时间。2 改造后的原煤运输系统设计2.1 硬件结构改造后的原煤运输系统实现了数据共享和软件逻辑闭锁功能，增强了系统安全性，同时全线实现语音启车预警功能，胶带保护信号、闭锁信号经协议转换后通过工业以太网上传到集控中心组态画面，提供实时监控数据1-3。改造后的原煤运输系统结构如图1所示。图1 改造后的原煤运输系统结构图1中，1#PLC主站包含中央处理控制器CPU，是整个控制系统的核心，2#PLC分站通过以太网桥接技术和1#PLC通信，实现2#PLC分站远程机架的数据采集和控制功能；101上仓胶带变频器通过Profibus与2#PLC通信实现数据采集和控制功能4，操作员站通过工业以太网和101上仓变频器通信，通过专用工具软件实现远程监测和分析，并可远程调整变频器参数；主井胶带变频器通过Device Net与PLC通信实现控制功能和数据采集；把5-2煤大巷胶带CST系统就近接入工业以太网，CST-PLC站CPU通过CIP传输协议与1#PLC主站CPU通信，结合5-2煤大巷胶带保护控制器实现控制功能，通过工业以太网实现数据采集功能；把主运胶带、101上仓胶带和5-2煤大巷胶带保护控制器增加相应的协议转换模块，实现主运胶带和5-2煤大巷胶带保护控制器的Modbus主从通信连接，完成了三条胶带全线保护语音信号报警和软闭锁，101上仓胶带保护控制器通过Device Net和2#PLC分站实现数据采集和控制功能，主运胶带和5-2煤大巷胶带保护控制器由主运胶带保护控制器通过Device Net和1#PLC主站实现数据采集和控制功能。1#和2#操作员站通过工业以太网和1#PLC主站通信实现集控室集中监控，1#和2#触摸屏通过工业以太网和1#PLC主站通信实现就地监测，三个胶带保护控制器均可实现相应胶带的就地控制，控制方式更加灵活，大大满足了实际生产需要。2.2 控制流程改造后的原煤运输系统控制流程如图2所示。该系统增加了101上仓胶带打滑和过载逻辑控制，不仅控制101上仓胶带而且控制主运胶带，结合变频器可调速特点，当101上仓胶带出现打滑和过载时在适当的范围内自动调整101上仓胶带速度，防止101胶带自身打滑，如果打滑和过载故障扩大则降低主运胶带速度，甚至停止主运胶带运行，减少101上仓胶带的负荷，从而降低故障停车的几率，有效保障原煤运输系统安全、稳定、连续运行。该系统还增加5-2煤大巷胶带集中控制，使5-2煤大巷胶带与主运胶带形成联动闭锁，实现了整个原煤运输系统的一键启车功能。 图2 改造后的原煤运输系统控制流程2.3 PLC控制程序根据改造后的原煤运输系统控制流程，修改了原系统中的PLC控制程序，主要完善的控制逻辑如下：（1） 增加5-2煤大巷胶带控制程序，当主井胶带启动后达到预设的速度时自动启动5-2煤大巷胶带，从而实现5-2煤大巷胶带集中控制功能。（2） 101上仓胶带过载信号由101上仓胶带变频器的实际工作电流确定，实际工作电流超过额定电流即确定101上仓胶带过载，过载超过5 s后自动降低主运胶带速度至满速的10%，主运胶带降速20 s后自动恢复到满速，3 min内主运胶带不会第二次由于101上仓胶带 “过载”引起的自动降速，防止主运胶带过载；过载超过20 s则自动停止主运胶带和5-2煤大巷胶带，降低101上仓胶带负荷，101上仓胶带可以在1.5 min左右拉空，防止101上仓胶带压死导致整个原煤运输系统停车，集控员可在3 min内手动启动主运胶带和5-2煤大巷胶带，整个原煤运输系统在短时间内即可恢复正常工作。（3） 101上仓胶带打滑信号采用胶带带速与胶带滚筒圆周线速度的差值作为控制参数，打滑超过预设值2时先降低主运胶带速度（控制逻辑与过载相同），延时后停止主运胶带，打滑超过预设值1时直接停止101上仓胶带运行，增加时间控制程序，从而防止101上仓胶带压死和设备损坏。（4） 增加设备的实际运行参数，比如101上仓胶带达到预设速度时启动主运胶带，主运胶带达到预设速度时启动5-2煤大巷胶带，结合时间控制程序，使设备运行更加安全、可靠和稳定。2.4 上位机组态画面改造后的原煤运输系统完善了主运控制系统组态软件功能：增加了5-2煤大巷叫带控制按钮、5-2煤大巷胶带保护实时显示画面、历史数据查询画面、历史报警画面等；增加了必要的故障报警，人机界面更加直观实用，通过画面上的“启动”和“停止”按钮实现了一键启车和停车。2.5 张紧装置改造后的原煤运输系统将原来的张紧装置改造成重锤张紧装置，可保障胶带张紧力，从机械上降低101上仓胶带打滑几率，提高了张紧装置的可靠性。2.6 专用的变频器工具软件操作员站安装罗宾康变频器专用工具软件ASIRobicon-Tool suite，该软件通过工业以太网可远程分析101上仓胶带电动机的各种运行信息，方便维护人员掌握便变频器的实际运行工况，同时该软件可远程调整变频器的相关参数；通过软件的历史数据导出功能可以查询变频器的历史报警和故障记录，提高了故障排查时间和工作效率。3 结语改造后的原煤运输系统解决了原有系统中存在的问题，运行稳定、可靠，主要表现在以下几个方面：（1） 101上仓胶带未出现过载、打滑压死现象，大大减少了人工清煤的工作量。（2） 在操作员站可看到系统发生的各类故障，缩短