煤矿工作面控制系统方案

1、煤矿工作面控制系统方案郑州磴槽企业集团金岭煤业有限公司工作面通讯控制系统天地（常州）自动化股份有限公司2012年6月一、现场工况金岭煤业工作面面设备信息如下：工作面长度：110有前溜和后溜。顺槽皮带：420米。二、系统的设计遵循如下原则：先进性采用先进的技术和设备，确保系统的功能、性能优质，运行可靠，在技术、管理方面居国内同行业最先进水平。可靠性对工业控制系统来说，系统的可靠性是安全、高效生产的重要保障，在进行方案设计时，必须确保设计的系统具有高可靠性。可扩展性系统软件和硬件配置及系统结构具有前瞻性。一方面，在考虑配置时，为系统今后的完善、提高留有充裕的扩展容量;另一方面，系统必须具有灵活的网

2、络结构。将来系统的扩展在本期系统的基础上增加部分设备即可实现，无须变更本期系统的软件、硬件，不影响本期系统的运行。高性价比在进行系统结构设计和设备选型时多做比较分析，从而使得系统结构、设备选型、系统整体性能具有高性价比。灵活性系统的总体设计便于工程的分步实施，确保系统按期投入正常生产。三、遵循标准GB2421电工电子产品基本环境试验规程GB4942.2低压电器外壳防护等级GB3836.1-2000爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用要求GB3836.2-2000爆炸性气体环境用电气设备第2部分：隔爆型“d”GB3836.3-2000爆炸性气体环境用电气设备第3部分：增安型“e”GB3836.

3、4-2000爆炸性气体环境用电气设备第4部分：本质安全型“i”GB9969.1-1998工业产品使用说明书总则-3-/22煤矿工作面控制系统方案MT209-90煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求MT210-90煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法MT/T408-95煤矿用直流稳压电源MT571.1煤矿用带式输送机监控系统MT817煤矿用带式输送机电控装置MT872煤矿用带式输送机保护装置技术条件煤矿安全规程2010版四、方案设计A、综采工作面在工作面顺槽口或设备列车上设置1台KJD30Z矿用本安型工业控制计算机和1台KDK8矿用多功能控制驱动器，其中KJD30Z矿用本安型

4、工业控制计算机作为工作面通讯控制系统的人机交互设备，而KDK8矿用多功能控制驱动器不仅实现系统的逻辑处理，部分设备信息采集，为整个系统提供本质安全型电源，而且通过其输出口对组合开关进行控制，实现采煤机、刮板机、破碎机、转载机、乳化液泵站的自动控制。系统在转载机机头设置一台KTK18(C)矿用本安型急停扩音电话，实现对转载机和破碎机的就地启停控制，在刮板输送机机头、机尾各设置一台KTK18(C),实现对前部刮板输送机机、后部刮板输送机进行就地启停控制，而工作面内部每间隔15米设一台KTK18(B)矿用本安型急停扩音电话，实现急停及语音通信、报警功能，而系统任意地方可根据输入输出点数增加KCC2-

5、6、KCC2-7总线式通用I/O接口，实现对各种信息的就地采集与输出。综采面系统框图如下：综采面现场控制拓扑图B、顺槽皮带在顺槽带式输送机机头设置1台KJD30Z本安嵌入式工业控制计算、自带12时液晶显示器,显示各被控设备的工作状态以及相关参数。1台多功能控制驱动器,完成电机及其他辅控设备控制，每100米安装一台KGV5总线式急停闭锁开关，每200米安装一台KXT22.2通信信号器，实现沿线语音通讯，按需布置各类保护传感器（跑偏、纵撕、打滑、超温、超速、烟雾、堆煤等）对该部胶带机实现监测监控，同时与工作面通讯控制系统实现联锁控制。皮带机系统框图如下：-#-/22煤矿工作面控制系统方案皿

6、3;9城式遹比I鹿。（按电虱以蝗叮】8）殴2-234式:»用工蚀n，接台决检等力）单条皮带现场控制拓扑图上位机系统安装于地面集控室，其向上可通过网络及组态软件自带的OPCServer接口提供实时数据，向下可通过环网及OPCClient与井下本安监控站（嵌入式本安计算机）进行实时通讯。五、系统实现功能A、工作面通讯控制系统1）系统具有集控、自动、检修、点动多种操作模式；2）具有对前部刮板输送机、后部刮板输送机、转载机、破碎机及各种泵站等设备进行控制功能；3）具有各设备的启停状态、设备工作电流、电压、轴温、油温、表面温度、绕组温度、风速、瓦斯等信息的监测功能；4）直接读取组合开关、采煤机

7、等设备的状态，监测数据等功能；5）系统设备具有即插即用功能，设备位置、类别自动识别，无需拨码和人工干预。6）具有清晰的语音通话和语音报警功能，声强llOdB以上；煤矿工作面控制系统方案1）系统具有检测工作面风速和瓦斯浓度功能，并具有低风量、瓦斯超限报警和闭锁被控设备功能；2）具有专用闭锁回路和数据通讯双重保护功能；3）具有12寸TFT液晶显示器，以动态图形方式显示设备状态及故障，对状态量、累计量及故障的记录统计功能；4）控制机具有以太网及RS484接口，可通过以太网接口（OPC协议）或RS485接口（MODBUSRTU协议）直接与全矿井平台或其它系统互联。系统具有末端电压、电缆断线和短路、传感

8、器接入线断线或短路等自诊断及定位功能；B、顺槽皮带控制系统（1）可监测保护信号：打滑、超速、堆煤、烟雾、跑偏、急停闭锁、电机内部温度（需电机内部预埋PtlOO伯电阻）、皮带张力、驱动滚筒温度、洒水、纵撕等；（2）可监测状态信号：主电机运行状态、制动器状态、变频器/软起动器运行状态、联锁/解锁状态等；（3）可监测模拟量信号：带速、电流（开关提供200-1000HZ信号）、煤位（可选）、电机内部温度（需电机提供PtlOO信号输出）、驱动滚简温度（选配）等；（4）控制信号：主电机的开停控制、制动闸控制,、变频器/软起动器控制、后方胶带机的联锁控制等。六、主要设备参数6.1 KJD3OZ矿用本安型工业

9、控制计算机KJD30Z矿用本安型工业控制计算机是矿用本质安全型设备，适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境，作为各种设备的自动控制装置，它具有逻辑控制、视频图像显示及远距离数据传输等功能，可以适应各种控制对象，满足不同复杂程度的控制要求。-11-/22胶带机系统运行界面2012-02-2809:47:50用户：管理员控制模式：自动a工作面通信控制系统对象I运行时长I刑啜疹1前刮板机后刮板机转载机0/0.00%0/000%1/140%0/0.00%事件09：42：02扬创杨机电机如t状强逅回09:41:41前力惭炖机线持股台8414前利扬机电机低速开用台09:41:04前刮板机正在开机093830转款

10、机已开机093920拈我制电讯高速状忘返回09:39:12痣费机电机保挣圾含恒39工转款机电机后速开用台09:39:05好法投正在k机口|。毋快朝审：4|牛鹰辉：花华史印|发生时间锻琛时间|清空事叫|监视测点|登录换班历史记录配置报警确认解算保护|作面通讯控制系统运行界面技术参数：防爆型式：矿用本质安全型，标志为“ExibI”。使用环境环境温度：0C40C；空气相对湿度：不大于95%（+25*C）；大气压力：80kPa接口类型和数量：1个以太网口；1个RS232口；4个RS485口；2个CAN总线口；1个扩音电话口。主要功能：a）信息交换：通过通信接口接收、处理并与其他设备交换。b）显示功能：

11、工艺设备的运行状态，生产工况参数，设备故障状态等以及工业电视视频图像切换显示。c）联网功能：可通过以太网接口与其它设备联网。d）语音通讯（KJD30Z）：通过3C总线与沿线设备通话，扩音响度280dB/m（A计权）。外形尺寸：470X541X156（mm）6.2 KDK8矿用多功能控制驱动器KDK8型矿用多功能控制驱动器是矿用隔爆兼本质安全型设备，适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境。为矿用本质安全型设备提供本质安全型电源，并能转换本质安全型和非本质安全型的输出控制触点。可采集该设备的输入、输出口状态，并发送到总线上，也可接收总线上的信号，控制设备的输出状态。多功能控制驱动器是矿用本安型控制机、智

12、能闭锁开关等设备的配套产品。A. KDK8-P1（适用于胶带机控制）防爆型式：矿用隔爆兼本质安全型，标志为ExdibI。电源输入：单相交流660/380/220/127V,50Hz；电压变化范围：75%110%；电源输出：交流电源：一路220V/200W,带漏电过流保护功能，当漏电流大于60mA（可调整）时自动断开，当输出电流值高于1.2A（可调整）时自动断路。直流电源:两路15V直流本安电源；两路18V直流本安电源；信号输入与输出本安输入：8路本安开关量（无电位接点）信号输入。非安输入：8路非安开关量（无电位接点）信号输入。本安输出：1路检测信号输出,负载拉出电流2mA时不低于10V；低电平

13、不大于0.7Vo非安输出：8路继电器接点信号输出，输出接点容量为交流220V/5A（阻性负载）。通讯：CAN总线通讯。控制方式：自动控制：接收CAN总线的相关命令并控制8路继电器接点输出；手动控制：通过8个旋钮开关控制8路继电器信号输出。输出电源：提供一路220V交流电源，带漏电过流保护功能；结构参数：764X313X659（mm）；重量：约180kgB. KDK8-P2（适用于工作面控制）防爆型式：矿用隔爆兼本质安全型，标志为“ExdibI"电源输入：AC660/380/220/127V输出：2路DC15V/1.1A本安型，2路DC18V/0.9A本安型信号16路非安开关量（无电位

14、接点）信号输入14路非安继电器接点信号输出，输出接点容量为交流煤矿工作面控制系统方案220V/5A（阻性负载）通讯接口：2路RS485接口（MODBUSRTU）2路专用总线接口外型尺寸：764X313X659(mm)重量：180kg6.3 KCC22-5总线式通用I/O接口（用于顺槽皮带）KCC2-2 通用 I/O 接口KCC2总线式通用I/O接口主要作为信息采集和传输装置，为本质安全型产品。该通用I/O接口采用CAN总线无主传输方式，具有多种输入和输出方式，通用I/O接口联检后能与煤矿安全监控系统配套使用。技术参数:（1）防爆型式：矿用本质安全型，标志为“Exib（2）环境条件a.环境温度：

15、2O'C+40'Cb.平均相对湿度：不大于95%（+25-C）a大气压力：80106kPad.煤矿井下有瓦斯、煤尘等爆炸危险的环境（3）电源电压：直流9V20V;（4）工作电流：W40mA（5）传输：a.制式：CAN总线无主方式传输b.速率：5Kbpsd.最大距离：2km-#-/22煤矿工作面控制系统方案（6）输入输出信号:a）开关量输入信号：2路，无源光耦输入,高电平应不小于2.5V,低电平不大于IV；b）模拟量输入信号：（电压型或频率型输入信号二选一，总路数不超过4路）1）电压型：4路，范围（15）V,采集误差不大于±2.0%（相对于满量程）;2）频率型：4路，（

16、2001000）Hz（频率的高电平不小于2.5V,低电平不大于IV,脉宽不小于0.3ms）,采集误差不大于±2.0%（相对于满量程）。开关量输出信号：2路，无源光耦CE输出，截止状态的漏电阻应不小于100KQ；导通状态的电压降应不大于0.5V（输出电流为2mA时）。6.4 KGV5总线式急停闭锁开关（用于顺槽皮带）KGV5总线式急停闭锁开关用于输送机沿线拉绳紧急闭锁保护和控制，急停保护动作执行急停命令。沿输送机方向配置的跑偏、纵撕和信号联络装置均可通过本开关与电控系统连接，其内部配有总线式故障位置识别电路，电控系统通过它可识别各种不同故障及地点。本闭锁还提供两路通用开关量输入（无电位

17、接点输入），一路通用开关量输出（三极管CE极输出），可以对沿线各种信号进行采集或控制。闭锁开关采用插接式的电缆连接方式，易于安装和拆卸。主要技术参数：动作拉力：120±24N行程：515mm复位形式：人工复位防爆形式：矿用本质安全型重量：5kg工作电压：918.5V工作电流：不大于30mA6.5 KGS7型速度监测传感器（用于顺槽皮带）KGS7型速度检测传感器，作为输送机胶带速度检测、低速打滑、断带和超速保护装置，传感器测度范围广，低速性能好，抗干扰能力强，密封性能好。在返回皮带的前后托棍间，安装在支架横梁上，靠自重保证滚轮与皮带接触传递速度，输出方波频率信号。1000Hz和CAN总

18、线信号，出现打滑时执行急停命令。测量范围：。10m/s电源：DC9-24V,工作电流不大于50mA。煤矿井下使用时，需由本安电源（如KDK8、KWD16AKDW15等关联设备）供电。引入电缆外径：712mm重量：6kg外型尺寸185mm（长）*160mm（宽）*520mm（高）可伸缩连接杆调节长度300mm。6.6 KTK18矿用本安型急停扩播电话（用于工作而控制）A、KTK18（B）防爆型式：矿用本质安全型，标志为“ExibI”供电电源：爆炸性气体环境使用时，由KDK8、KDW15A>KDW16A等；具有系统急停功能，当闭锁按钮按下时，急停系统所设置的被控设备。具有两个通用闭锁按钮（闭

19、锁A、闭锁B）,可设置为单停前部刮板机或后部刮板机；具有语音对讲和扩播功能，当“讲话”按钮按下时，可通过MIC与其它扩音电话之间的实现语音对讲，同时未被操作的扩音电话对语音进行扩播，扩播声强大于llOdB。打点功能，当“打点”按钮按下时，扩音电话发出一定频率的语音信号,实现对沿线设备的提示；防护等级：IP68外形尺寸长*宽*高380X200X152（mm）重量：10kgB、KTK18（C）防爆型式：矿用本质安全型，标志为“ExibI”供电电源：爆炸性气体环境使用时，由KDK8、KDW15A>KDW16A等；具有系统急停功能，当闭锁按钮按下时，急停系统所设置的被控设备。具有两个通用启停旋钮

20、（A、B）,可设置为单起、停或锁定被控设备（前部刮板机、后部刮板机、转载机、破碎机等），实现设备的就地控制；具有语音对讲和扩播功能，当“讲话”按钮按下时，可通过MIC与其它扩音电话之间的实现语音对讲，同时未被操作的扩音电话对语音进行扩播，扩播声强大于HOdBo打点功能，当“打点”按钮按下时，扩音电话发出一定频率的语音信号，实现对沿线设备的提示；防护等级：IP68外形尺寸：524X489X302(mm)重量：10kg6.7 KCC2-6/-7通用I/O接口(用于工作而控制)A、KCC2-6防爆型式：矿用本质安全型，标志为“ExibI”供电电源：爆炸性气体环境使用时，由KDK8、KDW15A、KD

21、W16A等；具有CAN总线接口，将采集的各类信号转换为CAN总线数据并发送到总线上，同时接收CAN总线命令；具有4路200-1000HZ本安型频率或开关量信号接入接口;具有4路本安开关量输出接口；输入口具有传感器接入线短路、断线检测功能;防护等级：IP68外形尺寸：302X168X92(mm)重量：5kgB、KCC2-7防爆型式：矿用本质安全型，标志为“ExibI”供电电源：爆炸性气体环境使用时，由KDK8、KDW15A、KDW16A等；具有CAN总线接口，将采集的各类信号转换为CAN总线数据并发送到总线上，同时接收CAN总线命令；具有12路200-1000HZ本安型频率或开关量信号接入接口;

22、煤矿工作面控制系统方案具有12路本安开关量输出接口；输入口具有传感器接入线短路、断线检测功能；防护等级：IP68外形尺寸：412.5mmX256mmX128.5mm重量：7kg6.8 其它保护传感器简介1）胶带机跑偏保护选用KGE28型胶带跑偏开关。用于运输机胶带跑偏检测和保护用，成对使用。跑偏开关与KGV5总线式急停闭锁开关配套使用，当一级跑偏动作时，只报警不停车，且能显示跑偏位置；当二级跑偏动作时，报警并执行急停命令，也能显示出跑偏位置。跑偏开关采用插接式的电缆连接方式，易于安装和拆卸。2）堆煤/高料位检测堆煤传感器一般吊挂在机头胶带卸载入口处，或机头的煤仓内，当卸载点发生堆煤时，滞留的积

23、煤触及堆煤传感器，使它发生倾斜，报警并急停。4）烟雾检测选用KGN1烟雾传感器。烟雾传感器安装在驱动滚筒的斜上方（下风），当皮带和滚筒打滑冒烟时，报警，同时自动控制灭火洒水。5）温度检测温度传感器可监测到电机表面或减速箱的表面温度，当温度超限时系统自动报警。6）烟雾洒水电磁阀该装置由隔爆型电磁阀和洒水管（用户提供）组成，当烟雾传感器动作或驱动滚筒超温时，报警、同时自动洒水。7）胶带纵向撕裂保护纵撕传感器安装在装载点（给煤机或搭接皮带）的出口，当胶带发生纵撕故障，传感器动作，KJD30Z本安工业控制计算机报警并急停。7、技术支持和售后服务本着对用户负责的态度，本公司奉行用户至上的原则，承诺给用户

24、提供及时、高效、可靠的技术支持及售后服务。依据与甲方签定的合同，在系统安装调试交接后一年之内，乙方向甲方提供免费技术支持及售后服务。1.1、 技术支持公司的维护人员均经过良好的系统技术培训，并有丰富的现场维护经验，主要包括故障诊断、排除、疑问解答、质量记录、软件版本升级或有新的功能扩充等。乙方向甲方提供的技术服务，保修期满后，乙方只收取成本费并为甲方提供长期服务。安装、调试重要工序表序号工序名称工序主要内容备注1设备下井控制设备下井，按既定位置摆放到位2管路改造主要是真空管路改造安装电动球阀需要烧焊，要矿方提供烧焊措施和设备3设备安装安装被控设备和各类传感器4设备接入接入被控设备和各类传感器信

25、号5信号标校校准各类信号6手动调试手动开停各个被控设备以及单泵起停7就地自动调试就地“一键开泵”调试8远控调试中央变电所上位机组态，远控调试9全自动调试根据液位高低自动控制泵组7.1.1电话支持乙方向用户提供400客户服务热线24小时电话咨询、技术支持服务。服务内容如下：技术咨询服务对用户方在产品使用过程中所遇到的疑难问题、非故障类操作问题提供技术咨询服务；远程诊断服务乙方将对用户方因产品本身原因引起的技术故障在电话中进行相关诊断，并在电话支持可解决故障的前提下，协助与指导用户方技术人员进行故障排除。7.1.2现场支持用户方设备维护服务过程中，当出现电话诊断无法解决的技术故障时，应对故障现象进

26、行详细调查和记录，以书面形式提供故障的详细情况、服务请求时间、联系人和联系电话等。乙方接到服务请求后，将在24小时内派出专业技术人员赶赴现场对故障现象进行检测、诊断和排除。在完成现场故障诊断、解决服务后，将根据在当天故障解决有关的技术问题，做面向用户方技术人员的现场培训，培训内容包括所解决故障的维护操作知识、防止故障再发生的预防措施，同时也包括与日常系统维护有关的相关知识。每次服务完成后，乙方都会向用户提交正规的售后服务报告，并应得到用户签字认可，这些服务报告都将作为客户档案妥为保管，以便今后更好地为用户服务。1.2、 技术培训7. 2.1项目实施前期在项目实施前由甲方组织工程负责及实施人员在

27、乙方单位进行系统的概念性讲解，并且乙方人员对甲方人员进行设备的连接演示培训分为理论培训和现场培训两部分，理论培训在乙方公司所在地（常州），主要为基本概念和基本理论的讲述，现场生产加工的监督审查。培训时间为交货前15-20天。8. 2.2工程实施期间在工程实施（即从设备到货）期间，由乙方工程师作有关此项目安装实施及相关维护的系统性培训。9. 2.3工程实施结束后在工程实施结束告一段落后，由甲方组织骨干人员到乙方单位进行提高培训I。以了解和掌握更深层次及更具专业性的系统理论和设备原理。培训结束后，由乙方单位对甲方相关人员进行考试。考试合格后由乙方出具有关专业维护合格的证明。乙方单位每年均会定期组织

28、技术培训。序号培训内容计划天数培训教师构成地点备注职称人数1前期培训2助工1地面2过程培训整个实时过程助工2泵房-17-/22煤矿工作面控制系统方案3后期培训5助工2泵房、地面7.3、售后服务7.3.1保修责任乙方提供的货物符合国家标准、中国有关部门手续完备、具有生产厂家质量保证（和合格证明）的货物；乙方保证提供的货物是全新的、未使用的，采用最佳材料和一流工艺的，并在各个方面符合本次招标规定的质量、规格和性能要求；1）乙方提供的货物符合投标文件承诺和招标文件规定的技术要求；2）乙方保证投标设备经过正确安装、合理操作和维护保养，在合同设备寿命期内运转良好；3）乙方培训涉及安装现场对系统设备的操作

29、、维护及管理人员进行全面、细致的培训，以期达到系统设备移交现场后经过培训的专业人员能熟练的掌握系统的运行和设备的保养维护的目的。4）系统开机试运行时，乙方技术人员进行具体的指导，并就关键操作程序进行示范，即保证系统正常运行又能帮助现场操作人员熟练进行操作。5）系统运行验收后，乙方紧密地跟踪运行情况，发现问题迅速协助现场处理，保证系统不间断的运行。6）保质期内零件因制造质量问题乙方负责及时更换，保证不停机。7）乙方精选技术精湛、服务热情的技术人员负责技术服务。8）建立乙方与现场操作和管理人员的热线通讯联络，以期发现问题立即进行联络处理。可通过电话、传真、电子邮件、网络进行小问题的指导解决。9）需

30、乙方技术人员到现场解决问题时，保证24小时内到达现场。7.3.2保修范围及期限乙方向甲方提供的系统高端硬件产品质量的保修期为安装完毕设备验收移交之日起计算12个月；软件的质量保证期为验收移交之日起12月。在保修期满后的服务，乙方将按标准收取合理的维修费用及更换零部件的费用。保修期外维修价格为零配件即时市场报价、少量的人工费及差旅费。7.3.3售后快速服务保障用户在设备需要维修和更换等服务时，乙方办事处提供1个工作日的快速响应，而且办事处备有常用的备品备件能满足甲方的应急更换需求。附、设备清单序号设备材料名称型号规格数量单位生产厂家一、综采工作面设备（单个工作面110米）1矿用本安型工业控制计算机（含天地自动化胶带机嵌入式控制软件VI.0）KJD30Z(SBS)1台天地（常州）2多功能控制驱动器（含天地自动化多功能控制驱动器嵌入式软件VI.0）KDK81台天地（常州）3本安型急停扩音电话KTK