工作面输送机监测监控平台的研究开发

1、工作面输送机监测监控平台的研究开发肖雅静 孟国营 于功江 董庆 张磊 （中国矿业大学（北京）北京 100083）摘要 本文研究的工作面输送机监测监控平台是以张家口煤机厂减速器监测仪为基础建立起来的一个监测监控平台。它能够通过减速器监测仪监测到工作面输送机所有减速器的油温、液位、轴承温度、冷却水压力和冷却水流量，同时监测监控平台对开关安装了电流和电压互感器，监测电机的电压和电流。监测监控平台还集成了对输送系统所有设备的控制功能，可以对设备进行单独起停控制和一键顺序起停控制，便于工作人员的操作。关键词 监测监控，刮板输送机，减速器，工作面Research and Design of Mining

2、Face Conveyor Monitoring Measure FlatMeng Guo-Ying Yu Gong-Jiang Xiao Ya-Jing Dong Qing Zhang Lei (China University of Mining & Technology(Beijing), Beiing 100083)Abstract: The monitoring & control flat for exploration area conveyor is based on the gear box monitor of Zhang Jiakou Mine Mecha

3、nical Factory. Through the gear box monitor, the flat can obtain oil temperature, oil level, bearing temperature, cooling water pressure and cooling water flow. Meantime, the flat employs voltage and current sensors in the switch in order to monitor status of motors. The monitoring & control fla

4、t also integrate the functions of monitoring every machine in the conveying system, separately or sequentially stopping and starting equipment, which makes operation much more convenient.Keywords: Monitoring measure, Armor face conveyor, Gear box, Mining face1 引言刮板输送机是综采工作面配套设备的重要组成部分，是煤炭装运的第一个环节，在很

5、大程度上决定了采煤工作面的生产能力和效率。因此，运煤系统运行的好坏直接关系到矿山生产能否正常进行。运煤系统的监控自动化程度是影响运煤系统高效、安全、可靠运行的重要因素之一1。随着现代矿井采掘技术的提高，矿井的生产能力越来越大，运煤负荷越来越重，运煤系统也越来越复杂，这样，对运煤系统的安全监测监控要求也就越来越高。它要求现代的监测监控系统具有完善的技术水平，做到平时能够准确无误地完成操作，对突发事故能够快速反应，正确处理，将事故范围缩小到最低程度2。根据工作面输送系统中实际存在的问题，张家口煤矿机械有限公司与中国矿业大学（北京）提出了工作面输送机监测监控平台的研发，以实现对工作面输送系统进行总体

6、的监控。输送机监测监控平台能够在线了解设备的运行状况，并集成了对工作面各个设备的控制功能。此平台同时具有对上通信的功能，可以将工作面的信息传到井上，使井上控制中心能够直观地了解工作面输送设备地运行状况，为将来实现井下无人开采奠定了基础。2 监测监控平台总体设计方案系统的框图如图1所示。其中13PD及14PD为张家口煤机厂现已使用的刮板输送机减速器监测仪，中间的监控平台就是我们要研发的工作面输送机监测监控平台。我们研发的平台就是将13PD和14PD作为下位机，和其进行通信，接收监测仪监测到的数据，然后进行显示，存储，报警，和上位计算机进行通信等等。同时工作面输送系统监控平台还与工作面设备的开关相

7、连，控制设备的启停。监控平台通过交换机接入环网，通过环网将数据传给地面总站。地面总站主要是通过同下位机监控平台进行通信来获得采煤工作面各个输送设备运行情况。图1 监测监控系统整体框图 3 功能说明工作面输送机监测监控传输平台的功能主要分为两部分：监测功能与设备控制功能。3.1监测功能监测功能主要是实现对减速器和电机的各个参数的监测。13PD监测的数据有，减速器的大小油池的液位、减速器大小油池的油温、减速器高速轴、低速轴的油温、冷却水的压力和流量以及电机的电压和电流。监测监控平台通过与减速器监测仪和设备控制开关进行通信获得这些监测数据。通过通信获得监测数据之后，第一个要实现的功能就是将监测到的值

8、集中显示。如图2所示。图2监测画面监测画面中不仅显示了各个设备的监测值，同时还显示了报警值，这样便于进行比照。考虑到为了防止每次开机时都要进行报警值的设置，监控平台要对设置过的报警值进行存储。这样每次开机时系统就可以自动从存储单元中调用设置好的存储值。14PD监测的量比13PD相对多一些，故不同时显示各个参数的报警值，显示界面如图3所示。 图3监测画面3.2控制功能控制功能就是实现对工作面输送系统所有设备的集中控制。从图1中可以看出，监测监控平台同输送设备的电机控制开关相连，以达到控制输送设备的目的。工作面输送机监测监控平台控制的设备有工作面刮板输送机1、刮板输送机2、破碎机、转载机、顺槽刮板

9、输送机、顺槽胶带机。集中平台可以对各个设备分别进行起停控制。同时为了方便操作，还特别设置了一键集中控制按键，即顺序启动和顺序停机键，这是根据现场实际的操作顺序设置的按键，当按到顺序启动键时，设备就按照顺槽胶带机、破碎机、转载机、顺槽刮板输送机、刮板输送机1、刮板输送机2这样的顺序进行依次启动。要求停机时，则按照刮板输送机2、刮板输送机1、顺槽刮板输送机、转载机、破碎机、顺槽胶带机的顺序停机。4 系统硬件框图针对工作面输送机监测监控平台的功能要求，设计的整个电路是一个以单片机为核心并集成了必要的输入输出设备的单片机系统。其主要由液晶显示模块、薄膜按键模块、电源模块、报警模块、控制模块、通信模块、

10、A/D转换模块以及必要的光电隔离等部分组成。其电路框图如图4所示。图4工作面输送机监测监控平台电路框图5 软件主流程工作面输送机监测监控平台的主程序流程图如图5所示，首先对设备进行初始化，然后逐个查询每一个下位机的数据，包括监测到的温度、压力、液位状态以及从互感器中获得的电流和电压。然后对第一个下位机的数据进行显示。程序循环扫描是否有键按下，有键按下进入相对应的按键服务程序。比如翻页键“”按下则调用相应的下位机数据并在液晶屏上显示。我们共设置了24个按键，可以分成两部分，控制部分和监测部分。控制部分有14个按键为：“顺槽胶带机启动”、“顺槽胶带机停机”、“破碎机启动”、“破碎机停机”、“转载机

11、启动”、“转载机停机”、“顺槽刮板机启动”、“顺槽刮板机停机”、“刮板机1启动”、“刮板机1停机”、“刮板机2启动”、“刮板机2停机”、“设备顺序启动”、“设备顺序停机”、监测部分有10个按键为：“设备起停状态显示”、“监测值显示”、“确定”、“返回”、“设置”、“复位”、 “”、“”、 “”、“”。图5 主程序流程图6通信模块通信是本系统最重要的部分之一，分为对下位机的数据采集和对上位机的数据传输。工作面输送机监测监控平台同下位机减速器监测仪的通信采用RS-485通信方式。RS-485作为一种多点、差分数据传输的电气规范现已成为业界应用最为广泛的标准通信规范之一。这种通信接口允许在简单的一对

12、双绞线上进行多点、双向通信。它所具有的噪声抑制能力、数据传输速率、电缆长度及可靠性是其他标准无法比拟的。RS-485 标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆和协议3。在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。本课题从煤矿井下现场的具体工况等多方面考虑，确定采用RS-485通讯标准，并且采用MODBUS-RTU协议。通信系统的连接方式如图6所示，下位机监测仪并联挂接在一对双绞线同上位机进行通信。这种通信方式的最远距离可达1.2km，具有很强的抗干扰能力。监测监控平台通过交换机接入环网将采集到到的工作面输送系统状况传到井上。图6 通信连接方式7结语本文是由张家口煤矿机械有限公司与中国

13、矿业大学（北京校区）根据工作面输送系统的中实际出现的问题提出的一个综合监测监控平台的研发。工作面输送机监测监控传输平台的研发成功必然会使工作人员更好地了解设备运行状况，能够及时的发现问题，并提前处理，规避风险，对提高矿井的生产效率和改善矿井的技术经济指标有着至关重要的意义。参考文献1范天吉煤矿监测监控综合技术手册长春：吉林电子出版社，20002 姬迎春. 成庄矿监测监控系统的使用探索. 煤矿安全，2005年09期：45463 刘涛带有RS485转换功能的一类网卡设计与实现大连理工大学，2006孟国营，男，教授，博导，中国矿业大学（北京）机电与信息工程学院副院长，主要研究方向：系统动力学，测试计量技术及智能化仪器