襄垣七一煤矿主运皮带集控方案

长治襄垣七一矿业集团主运带式输送机电控系统技术方案2011年10月长治襄垣七一矿业集团主运带式输送机电控系统技术方案1主运皮带机主要参数皮带机长度(m)480电机功率(kW)2*250输送量(t/h)600输送机宽度(mm)1000运行速度(m/s)2.5拉紧装置配重小车电机电压(V)660制动方式盘式制动器、逆止器驱动方式防爆同步变频器+防爆永磁同步电机坡度23度2方案概述矿用带式输送机电控系统针对带式输送机的配置情况，对每条输送机的配置进行了设计，选用行德国西门子S7-300系列PLC作为系统的控制核心，并配有PC上位机系统，可实现下述功能：联锁功能：电控系统与井下给煤机之间设有循“逆连锁功能，逆煤流起车、顺煤流停车”原则，并能在事故情况下不堆煤（紧急停车）。具有集控、手动、闭锁三种工作方式。电控装置与变频装置配合，控制胶带输送机的起、停，实现皮带机软启动，能满足其较低加速度平稳起动和重载起动要求，确保两台电机之间的负荷平衡。显示屏终端显示功能：显示胶带速度、跑偏、闭锁、打滑、堆煤、烟雾、温度等故障信号，上位机主站上实现自动声光报警及故障提示，在人机界面终端有汉字提示及报警。信号系统（1）具有起动预告的声光告警信号，且预告信号与开车闭锁。（2）胶带沿线、控制室及生产系统之间设有联络信号。（3）事故预报及事故停车声光报警信号。显示屏对皮带机设备的运行状态实现动态图形化监视；显示屏对皮带机所有设备提供完全的故障显示，跑偏、闭锁等沿线保护的动作指示，声光报警；实时显示和存储所有检测的运行数据，如带速、运行时间等；按该机的自身特点，提供合理优化的起动加速度、运行调速控制、不同工况下的操作方式、可视化监控的软件程序设计，以保证带式输送机的安全经济可靠运行。3系统配置矿用带式输送机保护装置主要有矿用隔爆兼本质安全型可编程控制箱、操作台、PC上位组态系统、皮带保护传感器、电话和信号装置、视频监视系统、控制电缆等组成（见附图）；控制箱既作为本条皮带的控制核心，又承担起与变频器及皮带保护之间的数据通讯，从而组成一个既相对独立有紧密联系的控制系统；PC上位组态系统，不仅对控制系统的控制运行数据进行采集和存储，将这些数据上传至调度系统，同时又作为井下视频监视系统的地面监视分站。主要由以下设备组成：KXJ1140(660)矿用隔爆兼本安型可编程控制器矿用本安型操作台PC上位组态皮带保护传感器视频监视系统保护及控制所需的控制电缆3.1KXJ1140(660)矿用隔爆兼本安型可编程控制箱KXJ1140(660)矿用隔爆兼本安型可编程控制箱如图，其外形尺寸为长814mm宽670mm高1005mmKXJ1140(660)矿用隔爆兼本安型可编程控制箱是电控系统的控制核心，能够可靠实现以上所列电控系统的全部性能要求，完成整个系统的数据采集、设备控制、信息传输，主要由PLC、数据转换模块、本安电源、光耦板、中间继电器等组成；控制箱和矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置之间通过数字量输入输出接口及Profibus-DP现场总线进行交换数据，来控制变频器的起停，读取变频器的运行状态；通过MPI通讯与本安操作台进行数据交换、读入操作台的状态，按用户开发编制在用户存储器中的程序进行逻辑，定时，计数，移位等操作，把结果输出到被控装置。提供自身及操作台所需的电源，实现本安和隔爆信号的互相转换。控制箱的核心控制部件选用西门子S7-300中315系列CPU,它有一个PROFIBUS-DP口,和变频器PLC通讯,一个MPI通讯口，和它所带的操作台上触摸屏通讯。PLC预留20%的输入和输出通道。设有以太网通迅接口，实现远程监控功能。可迅速接入与矿井自动化系统的组成以太网，在原有的监控系统（本公司设计安装的）中很方便就可以将对本条皮带的监控加入，本在集控室监控变频器的运行参数，并记录分析。控制箱作为带式输送机监控系统，可实现下列功能：3.1.1采集工作方式选择开关（在操作台上）：集控、手动和闭锁。在选择“集控”档位时，系统皮带的控制权归本电控，根据选择的流程，按照预定的程序，进行集中控制；系统的操作权归主站操作台上的集控用起动、停止按钮控制。遵循“顺煤流停车、逆煤流起车”原则。在选择“手动”档位时，通过操作台上的所控设备按钮，手动开停所有设备包括对皮带的启停，此时只保留沿线停车保护。手动方式主要是用于设备调试时使用。在选择“闭锁”档位时，系统处于停止状态。3.3.3.1.4采集皮带机3.1.5读取变频器的运行情况，如运行电流、频率、及具体故障3.1.63.1.7采集各种皮带保护传感器的动作情况，并按照程序设定输出相关动作，如报警、停车3.2矿用本安型操作台胶带运输机监控系统在此条皮带机头专设1台矿用本安型操作台（如图）操作台配有10寸HMI显示屏。操作台与可编程控制箱配套，能可靠实现对带式输送机的各种控制及显示。3.2.1HMI具备“电机电流”、“胶带运行速度”的显示功能；具备“跑偏/拉线”3.2.2操作员可以通过HMI方便快捷的整定控制系统的相关参数。3.2.3提供工作方式的转换功，变频器运行显示，制动闸“松闸”3.2.4具备“沿线急停、温度、烟雾、纵向撕裂、煤位、跑偏、张紧限位、速度、超温洒水”3.2.5设有自动控制区与手动控制区，手动控制区有变频器、抱闸3.3皮带保护传感器皮带机所配备的故障保护接入控制箱中，一旦出现故障，影响本机的运行。保护传感器包括速度传感器、纵撕传感器、跑偏传感器、堆煤传感器、拉线开关、温度传感器、烟雾传感器等。各个保护装置接点直接进入控制箱的PLC，当某个传感器动作时，系统上有具体显示，同时伴有语音报警，跑偏、拉线故障能显示故障的具体位置。3.3.1拉线开关用于控制急停的闭锁保护及故障识别，当拉线开关动作时，控制箱发出报警信号并紧急停车，每50米配置一台。拉线开关配备多组点，可分别进入PLC系统和控制回路。3.3.2跑偏保护跑偏传感器用于皮带跑偏的检测和保护，成对使用。当皮带跑偏时传感器动作,系统发出声光报警信号，正常皮带机头、机中、机尾各配置二对，固定安装于带式输送机两侧支架上，上下皮带各一对，跑偏开关的滚轮部分在受到偏离中心运转的输送带的边沿挤压后产生偏转，当滚轮偏转到一定角度时触发开关接点动作。3.3.3堆煤传感器是吊挂在皮带机头、给煤机卸载处，当卸载点发生堆煤时传感器动作，系统立即停车并发出报警信号。3.3.4打滑保护速度传感器是探测皮带的速度及加速度，实现超速打滑保护。由于皮带起动时的速度比较低，一般在PLC程序里设有一定时间的延时，当时间超过设定值时，程序才开始对速度传感器进行监视，并把实际反馈回的速度值与设定值（通常为额定速度的80%)进行比较，通过判断，输出打滑信号。3.3.5烟雾保护在机头驱动和中间驱动部下风向处设置烟雾传感器。有烟雾产生时，往往是皮带打滑摩擦着火，该传感器报警接点动作，立即停车。3.3.6温度保护传动滚筒轴温度保护的功能。温度探头的安装在传动滚筒轴承处，温度一旦超限，接点动作，立即停车。3.3.7超温洒水当烟雾传感器和温度探头动作时，洒水电磁阀吸合，开通洒水管洒水。3.3.8安装在皮带机头或给煤点向皮带给煤的落煤处，因为皮带纵向撕裂一般都是由于向皮带上卸煤过程中，出现大的并带有尖状突出的矸石或有锋利的钢钎时才会发生。当皮带发生纵向撕裂故障时，传感器动作，系统立即停车并发出声光报警信号。3.3.9系统配置扩音电话和启动前语音告警装置。维修人员可通过皮带沿线设置的扩音电话与各皮带分站联系，故障保护时，系统通过沿线语言装置，进行语言报警。每100米配置1台。3.3.10和配重小车配合，通过行程开关检测小车位置，实现皮带张紧保护。3.3.11紧急停止按钮，系统同样进入故障停车程序，可以对皮带实施紧急停车。3.4视频监视系统视频监视系统实现机头、机中、机尾电视画面监控功能。由防爆摄像仪、视频光端服务器、信号传输光缆及防爆监视器组成。在设备关键部位和皮带重要地点安装3台防爆摄像仪，通过视频监视设备的工作状态，便于及时排除故障。在主站设置主站光端机转换控制箱，防爆摄像头采集到的视频信号经光纤传送到主站光端机，经光电转换送入设在控制主站的监视器（自带画面分割器）。在主站操作台附近设置1台视频防爆监视器、1台控制箱（光电转换）用于显示现场采集到的视频信号。1台监视器可同时显示3台摄像仪信号，还可将其中任一画面最大化，进行单独显示。视频监视系统提供上传地面视频信号的光缆接口，便于将井下视频信号上传至地面集中控制中心。3.4.1最大可支持8~16路视频、音频输入。3.4.2支持多种智能手机实时查看。3.4.3支持邮件及短信报警功能。3.5主运带式机实时监测系统主运带式实时监测系统是将先进的自动控制、通讯、计算机技术、信息技术和现代化管理技术结合，将矿井生产与统计作为一个整体进行管理，提供整体解决方案，以实现优化运行、优化管理，从而对提高生产运行状况、安全水平、事故灾害预测预报以及生产业务管理产生重要的作用。

主要功能如下：3.5.1显示功能：在地面集控室由工控机显示各皮带的运行状态、显示各皮带的各种运行参数。设有各皮带的故障信号显示，并伴有声光报警，提示值班人员采取有关措施。3.5.2权限管理用户权限设为管理员、程序员二种。程序员和管理员能进行：用户管理、软件配置。3.5.3报表管理功能进行生产管理，包括事件记录、运行日志报表、各设备累计运行时间、各设备起、停时间等。3.5.4打印功能实现各种报表的打印，打印有关资料，如各皮带机运行日志报表、运行时间，停运时间，故障信息等，可实时、定时或者手动打印。3.5.5通讯功能地面上位机预留网络接口，提供通讯协议，可与矿井综合自动化系统联网，实现在矿井调度指挥中心全方位监视原煤生产、储装运及选煤厂系统。3.5.6扩展功能该系统具有强大的扩展功能，可以方便地增加保护装置，对系统可方便地增加被控设备数，也可以与别的控制系统联网，形成更大的监控网。3.5.7冗余功能地面监控室设置两台计算机（配置大屏幕液晶显示器），两台计算机分为主控计算机和辅助计算机，两台计算机通过TCP/IP标准通讯协议相互通信，互为备用，并可进行自动切换。4系统配置长治襄垣七一矿业集团带式输送机集控系统配置皮带机参数：电机：2×250KW/660V矿用防爆永磁同步电机，皮带总长480m，带速2.5米，带宽1米，坡度23度，选用两台矿用隔爆兼本质安全型同步变频调速装置序号型号及名称单位数量备注一皮带机电控(含视频)KXJ5-1140(660)(A);矿用隔爆兼本安型可编程控制器台1含通讯矿用本安型操作台(含10寸触摸屏)台1KHL1-0.1/24;矿用本安型拉线开关(智能带插头)台11台/50KBP-1/127;隔爆型跑偏开关(智能二级)台12同一位置上下皮带各一对KTC1.1闭锁式扩音电话台7台/100米，主控室一台GUJ20;矿用本安型煤位传感器台1VCS-P测速装置台1GSC5000(B);转速传感器(含30米线)只1GVD-0.35本安型纵向撕裂传感器套1GQQ0.1烟雾传感器台1GWD75(B)温度传感器只2KG3009-1超温烟雾洒水保护装置（带管路）只2KBXC-5/127-1;矿用隔爆行程开关只3张紧、松闸限位WBI414电流变送器台3KTC1.1电话用带插头专用电缆km0.6MHYBV5x2x0.5矿用铠装通信电缆km3MHYVRP2x2x1.0(32/0