胶带输送机集中控制系统技术方案

胶带输送机集中控制系统技术方案 泰安市一开电气有限公司山东科技大学地址：山东省泰安市大汶口石膏工业园 公司网址：/电话：0538- 传真：0538- E-mail：设计规范此控制系统的硬、软件及其它各类设备满足以下标准： 煤矿安全规程（2007年7月1日起施行） 煤炭工业矿井设计规范； 煤矿安全装备基本要求； 煤矿监控系统总体设计规范； 煤矿监控系统中心站软件开发规范； 爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求； 爆炸性环境用防爆电气设备通用要求； 煤矿通信、检测、控制用电工产品通用技术条件（MT 209）； 设备可靠性试验（GB 5080.17）； 电气设备的抗干扰特性基本测量方法（GB4859-84）； 矿井通风安全监测系统装备标准和使用管理规定； “九五”期间煤炭工业电子信息发展规划纲要； 煤炭调度综合自动化装备技术规范； 监测监控质量标准化实施标准；系统简介本皮带机控制系统是采用西门子S7系列可编程控制器、触摸屏及工控机组成的稳定可靠的系统，同时通过工业以太网和现场总线技术实现现场各控制分站与控制主站及上位机进行通讯来完成各皮带机的集中控制，实时了解系统各皮带机的工作状态。每条皮带机设置一台矿用隔爆兼本质安全控制分站（S7-200PLC）和本安操作箱（触摸屏），并可根据实际需要选配矿用本质安全型声光信号语音箱、洒水装置、堆煤、温度、烟雾、撕裂、速度、跑偏、张力、急停等不同的皮带机保护传感器等设备，地面设监控主站（S7-300PLC）和上位机（总控计算机），组成井下皮带机的综合保护监控系统。系统采用多台PLC组成数据传输网络，大大节省了电缆成本和敷设工作量，可扩展性强，可根据需要达到不同的规模控制。完成系统内皮带全工作过程的监控、监测、连同地面中控室、构成一个完善的监控系统。方案设计由每台监控分站收集其监控的皮带机上安装的各类传感器的信息，并根据相应的信息实现对皮带的控制和保护，各监控分站通过现场总线和监控主站连接在一个网络中，控制主站通过读取各分站的采集的现场信息实现整个系统的闭锁和联动集中控制，控制主站将各分站采集的皮带机工作状态和信息传输到总控上位机上并将上位机的操作指令传送到各监控分站，操作人员可通过总控上位机实现对整个系统的监测和控制；实现胶带机运输系统集中监控，实时监控设备状态和运行参数，并显示实时数据，对重要信息在硬盘记录；可根据胶带机系统的故障性质，进行紧急停机或发出报警声光信号；控制方式分集中联动/集中手动/就地联动/就地手动多种控制方式。正常生产时，使用集中联动方式，设备按工艺要求的顺序和流程由中央控制台自动启停；集中手动时，可在中央控制台操作各设备，无闭锁和联动关系；使系统操作灵活、可靠。启动设备前由集控台发预告信号，若现场均满足集控自动启动条件，设备按顺序自动启动，现场遇紧急情况可用急停钮停止启动过程；现场设备可由触摸屏进行就地联动或就地手动控制，现场可随时启停车。若设备由集控启动，控制系统接到现场停车号后，可作急停处理，实施故障停车连锁操作；按“技术规定”胶带运输机装设拉线开关、跑偏保护、速度保护等，这些信号均接入集控系统，参加设备的紧急停车；一、皮带运输监控系统的主要功能每台设备机头旁均设有触摸屏控制箱，可用于就地控制皮带机启停和了解皮带机工作状态；所有胶带机每隔一定距离设有跑偏开关，防止皮带跑偏事故的发生；所有胶带运输机，均设拉线开关，用于紧急情况下的停车，以保证设备和人身安全；胶带运输机每隔约100米设起动预警装置，设备启动前发生预警信号，提示有关人员应立即远离设备；电机的电压、电流实时监测功能可发现一些机械设备的潜在故障隐患；二、皮带运输监控系统的可选功能在皮带机头设置堆煤传感器，防止皮带的堆煤事故的发生；在皮带设置皮带速度传感器，以检测皮带的超速及打滑事故的发生；在皮带巷道设置烟雾传感器，以检测皮带巷道的烟雾浓度防止火灾事故的发生；在皮带机的主滚筒设置温度传感器，随时检测滚筒的温度，并配备自动撒水装置，在滚筒超温时实现自动撒水并对主滚筒进行降温；三、皮带运输监控系统特点本集控系统具有以下几方面特点：选用先进的控制器，系统的实时性好，可靠性高，数据处理速度快；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存盘，并在硬盘长期保存，供信息系统调用；实现系统集中监控，生产数据微机化管理：1)界面直观友好，操作简便，功能齐全。有形象琏真的动态画面和全中文显示，还具有实时报警监视、安全确认机制和数据记录功能。对操作员素质无特殊要求，培训简单；2)对报警信息和重要运行参数在硬盘记录，数据表格可随时调出；3)生产数据存入计算机硬盘，可由管理信息系统按需调用。采用全分布式控制结构，系统具有较高的安全性。当地面部分出现控制故障时，井下部分仍可实现集控运行；通讯网络速度快，距离远，可靠性高（距离较远或电磁干扰较强的地方可用光纤）；维护方便，运行费用低。系统扩展方便，可随时增加节点，并可通过网络由中控室在线修改程序。控制器和网络可靠性高，维护工作量小；四、皮带运输监控系统技术参数中心控制主站额定输入电压：AC 220V、允许电压波范围-25-+10；直流工作电压：DC 24V5；控制分站额定输入电压：AC 127V、允许电压波范围-25-+10；直流工作电压：DC 24V5；输入信号：开关量信号24路，可扩展，分别对应皮带机故障保护；模拟量信号4路，可扩展，对应张紧力模拟信号、煤位、温度；输出信号：开关量信号16路，可扩展，分别对应皮带机起车控制，超温洒水电磁阀，声光语音箱；五、皮带运输监控系统组成单台皮带监控系统硬件设备组成安装如下图所示:井下皮带机监控系统组成图如上图所示，主要由控制分站、皮带机保护传感器、声光语音箱以及传输电缆等。图中启动器和开停按钮操作箱由皮带厂家配套。整个皮带运输监控系统构成如下图所示：六、电气原理及工作过程皮带机监控系统的工作过程为：矿用隔爆兼本质安全型控制分站，用作智能化微机综合保护装置或智能化数字采集装置，收集各类传感器的信息，并根据相应的信息或操作指令对皮带的开机或停机。可用于单台皮带机的单独控制，也可用于多台皮带机的集中控制，用于多台皮带机的集中或联锁控制时，皮带机的控制台数可通过增加I/O模块进行扩展。各控制分站通过现场总线连接到一起与地面监控主站和上位机进行通信，监控主站将各分站采集到的皮带工作状态进行综合管理，完成闭锁和联动功能，并在上位机上予以显示和管理，同时将上位机上的操作指令通过现场总线下达到各控制分站对皮带运行系统进行控制。监控分站触摸屏运行界面：地面总控上位机监控画面：七、系统组成矿用隔爆兼本质安全型控制分站组成西门子S7-200 PLC，CPU 216可扩展数字量（EM221、EM222、 EM223）、模拟量（EM231）I/O模块；西门子EM277现场总线通讯模块；西门子触摸屏；迈威MWF501串口光纤转换器（选配）。地面控制主站组成西门子S7-300 PLC，CPU 315-2PN/DP或CPU314C-2DP加CP343-1；西门子PS307电源模块；TP-link 网络交换机；迈威MWF501串口光纤转换器（选配）。主控上位机研华工控机或戴尔商用计算机。技术参数额定供电电压：井下分站AC127V，地面主站AC220V；监控分站与主站的传输口传输方式：主从profibus-DP传输速率：9600bps12Mbps站点数：32个（不带中继器），127个（带中继器）最大传输距离：1km（MHYV电缆，线径1.5mm2以上，分布电容0.06F/km，分布电感0.8mH/km，直流电阻12.8/km）与地面中心控制主站站光端机的传输口传输方式：RS485半双工单模光纤波长1310mm发射功率：-6.5dBm接收灵敏度：-35dBm最大传输距离：20km（光纤衰减0.4dB/km）传输介质：地面中心控制主站到监控分站控制箱之间的传输介质为矿用阻燃单膜两芯光缆（波长1310nm，衰减系数0.4dbm/km）；监控分站控制箱之间的传输介质为矿用阻燃通信电缆（电缆型号MHYVR14/1.0，分布电阻为12.8/km，分布电容为0.06/km，分布电感为0.8mH/km）。传输速率：地面中心站到监控微机控制箱之间光纤以太网传输速率为10Mbps，监控微机控制箱到终端保护装置之间RS485信号传输速率为9600bps12Mbps可选（根据传输距离）。各种传感器功能简介跑偏传感器（GEJ30）一、用途 GEJ30矿用跑偏传感器为矿用本安型设备，适用于煤矿有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境。与矿用隔爆兼本安型监控分站主机配套使用，用作带式输送机胶带跑偏检测和保护。二、性能及工作原理 跑偏传感器的本身不易损坏；探杆上装有滚动护套，避免探杆和胶带间摩擦。胶带正常运行时，跑偏开关的探杆在竖直位置。当胶带跑偏时，胶带碰到跑偏开关的探杆并带动探杆轴旋转，当探杆偏转到一定角度时，拨动跑偏开关内的行程开关，发出跑偏信号。三、技术参数1防爆型式：矿用本质安全型，标志为：ExibI2外壳防护等级: IP543触点容量：DC12V/0.5A4接触电阻：闭合接点的接触电阻不大于0.1，振动、冲击和寿命后不大于0.2 5触点动作时轴辊摆动角度：第一级25；第二级35。 6触杆的动作力： 20-100N； 7轴辊摆动方向：任意方向（360转向），摆动角度70 8接点输出型式：二组无电位接点输出（一常开，一常闭）； 9出线口数量：2个，引入电缆外径：610mm。急停传感器（KHJ-0.5/24）一、 用途KHJ-0.5/24型煤矿用本质安全型急停开关适用于煤矿井下、可实现带式输送机事故时紧急停车用，适用于煤矿有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境与矿用隔爆兼本安型监控分站主机配套使用。二、结构特征与工作原理： 结构：外壳采用铸造成型，体积小、重量轻。操作拉杆转动灵活可靠。金属零件进行防锈、防蚀处理，紧固件具有防止自动松脱的措施。 工作原理： 矿用隔爆急停开关安装在胶带输送机机身一侧机架上，一般情况每70米安装一台，急停开关之间用拉绳或铅丝串接。胶带输送机正常运转时，急停开关摇臂置于垂直位置，当发生人身或设备事故时，拉动拉绳，使开关摇臂转动且带动转轴转动，凸轮机构迫使两只微动开关同时动作，切断胶带输送机控制回路或发出故障停机信号。急停开关动作同时机械闭锁键自动闭锁。当事故排除后，必需人工按动复位键，急停开关摇臂在弹簧机构作用下，恢复到正常工作状态.三、 技术参数1型号：KHJ24； 2防爆型式：Exib；3动作行程：15mm3mm；4动作力：50100N；5复位力：4080N；6接触电阻：闭合接点的接触电阻0.1； 7接点容量：DC12V/0.5A；8外形尺寸：15690180mm；9重量：3kg；烟雾传感器（GQQ0.1）一、用途 GQQ0.1矿用烟雾传感器为矿用本质安全型，用于监测煤矿井下机械故障磨擦、电缆发热、煤层自燃等原因引起的火灾事故。可安装在煤矿井下的带式输送机机旁易发热处，作为矿用带式输送机监控分站的烟雾保护信号检测之用。二、性能特点 体积小、重量轻、设有便于悬挂安装的吊环，传感器的安装、调试和维护方便可靠。本传感器采用气敏型探头元件，具有灵敏、可靠、无误动作，当所测烟雾浓度0.1mg/m3时输出低电平信号实现带式输送机烟雾保护。三、主要技术参数1防爆型式 矿用本质安全型2防爆标志为：Exib3外壳防护等级：IP544本安参数 Ui：DC12.5V , Ii：80mA , Li：0mH , Ci：4.7F5额定工作电压：12V；6工作电流：80mA；7动作条件：0.1mg/m3；8输出信号：当无烟状态下或烟雾浓度0.1mg/m3时，传感器输出高电平信号11VDC； 当烟雾浓度0.1mg/m3时，输出低电平信号0.5VDC。9.动作灵敏度为级，响应时间30s。10传输距离：传感器到关联设备之间的传输介质为矿用移动轻型橡套软电缆MYQ31.5mm2 接线,与主机的电缆长度1000m。矿用温度传感器（GWD75）一、用途 GWD75矿用温度传感器为矿用本安型电气设备，适用于煤矿有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境与矿用隔爆兼本安型监控分站配套使用，用作对带式输送机被检测处的温度进行定值测量并输出开关量报警信号。二、性能特点 GWD75矿用温度传感器属本质安全型，采用集成感温探头，具有灵敏度高，输出线性度好、性能稳定的特点。同时B型温度传感器还具有温度值的显示设定。三、技术参数1型号：GWD752 防爆型式：Exib3 工作电压： DC 12V； 4 工作电流：50mA；5 动作温度值：552；652；7526 复原温度：452；552；6527 测量范围：090。8 输出信号：电平信号：低电平0.5V,高电平3V9 频率信号：200Hz1000Hz（或1mA-5mA）10基本误差：2.5%11本安参数：Ui：DC12.5V Ii：50mA Li：0mH Ci：5.0F12出线口数量：1个 13引入电缆外径：610mm胶带纵向撕裂传感器(GVD1200)一、用途： GVD1200矿用胶带纵向撕裂传感器为矿用本安型电气设备，适用于煤矿有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境与矿用隔爆兼本安型监控分站配套使用，用作对带式输送机发生纵向撕裂时的漏煤量进行定值测量并输出开关量报警信号，及时停止皮带机运转并提醒工作人员处理，防止事故损失进一步扩大。二、工作原理： 将撕裂传感器两根引出线接入矿用监控分站主机,正常时,传感器处于断开状态,输出高电平。若皮带撕裂,有物料（煤）约1200g落入传感器上,导点橡胶使键盘两根引线短路,输出低电平,撕裂指示灯亮,主机执行继电器释放,实现撕裂保护,同时发出语言报警信号。GVD1200撕裂传感器的主要性能参数：1接点接触电阻0.1,振动、冲击后0.2。2接点容量：12V/0.2A。3 动作值 压敏式撕裂传感器的面积3000cm2,其上100cm2处落入1200g物料时,传感器动作输出0V。4 动作值允许误差范围：压敏式撕裂传感器动作误差10 两输出端子应接通 ,接通电阻0.25 输出信号为开关量6输出方式：无源型,开关量7规格型式：压敏式传感器8质量：5kg9外形尺寸：1200mm300mm30mm,10防爆型式：矿用本质安全型,标志ExibI。矿用堆煤传感器（GUJ30）一、用途 GUJ30矿用堆煤传感器为矿用本质安全型电气设备,适用于煤矿有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境。与KHP128-Z型煤矿用带式输送机综合保护装置主机配套使用，用作带式输送机堆煤检测和保护。二、性能特点与工作原理本传感器为机械式。采用了凸轮机构和力距放大原理，无方向性，动作灵敏，可以在干煤、水煤和淋水的场所正常工作。当出现运输机埋机头、满仓、满煤漏斗时，煤触及煤位传感器的触头并推动触杆偏离中心线之间的动作摆角大于303时，传感器动作，本传感器能自动切断运输机的电压实现煤位保护。三、主要技术参数 1 防爆型式：矿用本质安全型，ExibI（150）。2 外壳防护等级：IP54。3 工作电压：DC24V。4 工作电流：0.5A。5 触点容量：AC380V ，DC220V ，5A（煤矿井下使用必须与本安电源联接）。6 触点动作时探杆摆动角度：30 +5。7 探杆摆动角度：任意方向（360方向）。8 信号输出：无电位触点，一常开、一常闭。9 出线口数量：1个；允许电缆外径11mm。10 质量：2.7kg。型速度传感器（GSH5）一、用途GSH5型速度传感器主要用于对煤矿井下上运或下运胶带运输机因皮带打滑（失速）或超速时，对皮带机进行监控和保护。二、 性能特点与工作原理将磁钢固定到从动轮端面，将速度传感器固定到机架上，感应端靠近磁钢。皮带机正常运转后，按下标定按钮即可。将磁钢按装在皮带机从动轮的端面，随从动轮旋转，当速度传感器靠近磁钢时，使速度传感器的磁敏元件产生与从动轮转速成正比的正脉冲信号，每个正脉冲触发单稳态电路，经反向后产生一定脉宽的正脉冲，此时的正脉冲与磁敏元件发出的正脉冲同时输入另一单稳态电路。速度正常时，此两脉冲同时输入单稳态电路，变换后，“速度”端输出高电平；若皮带打滑，从动轮速度下降，磁敏元件发出的正脉冲将不能与前一脉冲触发的正脉冲同步，经一段时间延时后使速度传感器“速度”端输出低电平，失速指示灯亮，主机执行继电器释放，切断皮带机控制电源，实现了低速保护，通过拨动开关可改变单稳态电路的脉宽，从而使速度可在14转/秒可调。三、 主要性能技术参数1额定电压： DC 12-24V； 2工作电流：50mA；3测量范围：(04)转/秒。4基本误差：2.5%5输出信号：继电器输出1常开 K1、K2（可根据用户要求改为常闭接点输出）。脉冲信号输出：方波，转速传感器每转输出一个脉冲信号6本安参数: Ui: DC12.5V, Ii:40mA Li：2.3mH Ci：4.7F7继电器触点容量：AC 220V 3A；DC28V 10A7、设定额定带速Ve值：（1）1.7m/S；（2）2.0m/S；（3）2.5m/S；（4）3.5m/S共设四档带速，用户可根据实际带速选定较近的一种即可8速度保护设定：A、欠速度：在重载起动时，实际带速VVe.80%时，经13秒未能达到额定带速，该继电器立即吸合并报器。B、低速、打滑：当连续15秒实际带速VVe.80%时，该继电器立即吸C、断带：当连续5秒实际带速VVe.40%时，该继电器立即吸合并报9出线口数量：1个，允许电缆外径11mm。防爆电磁阀（DFB4/7.5）一、用途：DFB4/7.5矿用隔爆型电磁阀主要用于煤矿井下机头卸煤或流煤眼的洒水降尘，亦可用于机电运输设备因摩擦等温度升高而需要降温的场合，也可用于采掘面等降温灭火的场所。二、性能特点：DFB4/7.5矿用隔爆型电磁阀用交流供电，先打开先导阀，进而打开主阀，消耗功率小。适用压力范围宽。三、技术参数：1工作电压：AC127V/36V；2工作电流：0.2(0.5)A；3最大工作压力：7.5MPa4引入电缆外径：10、125公称通径：1吋6外形尺寸：1961301007开启方式：常闭式；8防爆型式：ExdI；KXJZ16-127矿用声光组合信号开关一、用途该装置主要用于煤矿井下含有爆炸性气体的场所，为运输巷道入口、出口或三叉口等处打点或声光报警，也可作主井提升的声光报警用。除具有打点及打点灯光指示的功能外，还具有语言提示功能，使之符合最新的煤矿安全规程的规定要求。二、性能特点该装置有三种状态，一是待机状态；二是打点状态；三是报警状态。待机时绿灯常亮，打点时红灯亮同时扬声器发出电笛声。报警时红灯闪烁，扬声器发出“正在行车、不准行人”；“信号已发、严禁入罐”；“机车通过拐弯、行人注意安全”；“前方来车、注意安全”；“风门已开、行人注意安全、请关好风门”、“前方放炮、禁止驶入”等语言告警。也可根据用户的需求制作成不同的语言。三、技术参数1额定工作电压：AC127(36)V。2额定工作电流：150mA。3非报警状态：绿色光信号常亮切工作。4防爆型式：Exdib 。5本安工作电压：DC2.5V。6本安工作电流：150mA。7报警状态：红色光闪烁。8光型号能见度：40m。9音响响度：噪声环境中75DbB，信号11声级强度85Db。10外形尺寸：23821292mm。11重量：13kg。皮带输送机监控系统配置说明 以系统控制三台皮带为例，每条皮带长度按1000米计算，所需硬件配置如下：序号名称型号单位数量厂家单价金额1工业计算机IPC-610-L台1研华815081502矿用隔爆兼本安监控主站KJ565-F台1泰安一开电气有限公司3矿用隔爆兼本安监控分站KJ565-F1台3泰安一开电气有限公司760004矿用声光组合信号器KXJZ16-127台9泰安鼎鑫矿用设备有限公司32028805矿用本安型操作箱（触摸屏）CXH12台3泰安一开电气有限公司390006矿用拉线急停传感器KHJ15/18-1-H台30泰安鼎鑫矿用设备有限公司15847407