礦用膠帶機遠程集控綜合保護系統(tǒng)

1、礦用膠帶機遠程集控綜合保護系統(tǒng) 礦用膠帶機遠程集控綜合保護系統(tǒng)一、膠帶輸送機遠程集控綜合保護系統(tǒng)概述為了提高皮帶運行的安全可靠性，減少經濟損失，滿足煤礦安全規(guī)程要求，我們研制了一套技術先進、工作可靠率高的礦用膠帶輸送機遠程集控綜合保護系統(tǒng)。本系統(tǒng)是根據煤礦井下工作狀態(tài)，針對礦用皮帶機設計的一種高性能低價格的微機遠程集控綜合保護系統(tǒng)，使電能的損耗和設備無效磨損的損失降至最低。它以進口PLC作為監(jiān)控系統(tǒng)的核心主控單元，從根本上提高了系統(tǒng)的工作可靠性及使用壽命。通過現(xiàn)場編程可適應皮帶機的各種運行工況，可實現(xiàn)皮帶機打滑、超溫、灑水、堆煤、急停、跑偏、撕裂、煙霧、張力、電機電流、電機等基本保護。同時數字

2、顯示皮帶機的帶速，每臺電機的電流、每臺電機的溫度，并以語音方式實時報出。該系統(tǒng)同時配有總線接口，通過485通訊協(xié)議可以方便的與上位機或其他皮帶機之間實現(xiàn)數據通信，以實現(xiàn)多臺皮帶機的集中控制并能和全礦井監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網運行。二、系統(tǒng)結構框圖：三 、系統(tǒng)實現(xiàn)的功能1、具有一般起停、軟控起停、下運起停等多種起停方式和自動張緊等控制功能。更能根據客戶的不同工藝要求通過系統(tǒng)程序的設定來實現(xiàn)不同的起停方式。2、具有跑偏保護、速度檢測，縱向撕裂保護、打滑和超速保護。沿線急停閉鎖和故障位置檢測、堆煤檢測、動力設備溫度檢測、驅動滾筒的表面溫度檢測、煙霧檢測、自動灑水滅火、電機電流和開關故障檢測、膠帶張緊力檢測、連續(xù)

3、煤倉煤位檢測等檢測保護功能。3、具有膠帶各電機開關量狀態(tài)顯示，速度、煤位、溫度等模擬量顯示功能。4、具有對二級跑偏、閉鎖、縱撕、超溫、打滑、煙霧、堆煤、灑水、電機故障等故障信號的顯示和報警功能；5、保護功能 當皮帶撕裂時，系統(tǒng)立即切斷電機電源，使皮帶機停機。同時在皮帶沿線用電鈴報警，在地面監(jiān)控站顯示撕裂曲線并發(fā)出報警信號。 6、顯示功能 通過線纜將信號傳至地面監(jiān)控站，顯示撕裂曲線，顯示事件發(fā)生的時間，顯示裂縫狀態(tài)。 7、打印功能 打印顯示器發(fā)生事件時的一切內容。 8、入網功能 配有和礦井自動化綜合監(jiān)控系統(tǒng)組網的以太網接口，可以作為綜合自動化的子系統(tǒng)。 9、擴展功能 程序控制器留有備用容量和接口

4、，可以很方便地進行擴展。 四、系統(tǒng)特點 ·功能強大：PLC強大的編程功能，據膠帶不同工藝特點實現(xiàn)檢測、報警和控制功能。·性能可靠：采用高性能的西門子PLC，使系統(tǒng)可靠性及抗干擾能力得到保證。·配套齊全：可以配接各種傳感器；可與語音通訊裝置配套使用。·使用靈活：同一個控制器既可以用天單條皮帶控制，也可以用于多條皮帶集中控制。·維護簡單：跑偏和閉鎖具有編碼功能，可準確判斷故障位置。 五、 系統(tǒng)產品技術指標5.1 隔爆兼本安PLC控制器主機 礦用隔爆兼本安型可編程控制裝置（以下簡稱控制裝置），適用于煤礦井下有瓦斯和煤塵爆炸的危險場所，用作井下各種被控

5、設備的控制裝置，更適用于礦井膠帶輸送機的自動控制及監(jiān)控?？刂蒲b置具有輸入/輸出點數擴展，采用不同的模塊實現(xiàn)不同的控制要求。控制裝置的核心部分是采用德國SIEMENS公司生產的S7系列可編程序控制器，適用于各行各業(yè)各種場合的檢測及自動化控制。在獨立運行時，完成單機自動化控制，或組網運行，構成系統(tǒng)實現(xiàn)主/從站的監(jiān)控，完成復雜的控制功能，它具有極高的性能/價格比。因此KXJ127是目前工業(yè)監(jiān)控裝置中最佳選用的產品之一。1、供電電壓：交流127V；電源波動范圍：75%110%；輸入視在功率不大于100VA。2、本安電源輸出如表一所示：表一輸 出 參 數標稱電壓（V）DC12V額定電流（mA）500輸出

6、電壓偏離值8%源效應（）5%負載效應（）8%周期與隨機偏移峰峰值（mV）250過壓保護動作值(V)13.5最大短路電流(A)1.2最高開路電壓(V)12.63、以太網光口：1）接口數量：1路；（光纜通訊或接入冗余工業(yè)以太環(huán)網）2）傳輸方式：全雙工TCP/IP光信號傳輸；3）傳輸速率：10Mbps/100Mbps自適應；4）發(fā)射光功率：-6dBm0dBm（波長為1310 nm）；5）接收靈敏度：-35dBm（波長為1310nm）；4、RS485通信口：1）接口數量：1路；2）傳輸方式：主從式、半雙工、雙極性、RS485；3）傳輸速率：1200bps；4）傳輸距離：10km(采用MHYBV煤礦用信

7、號電纜，導體截面不小于1.5 mm2)；5）信號工作電壓峰峰值：2V9V；6）信號工作電流峰值：75mA；5、控制器信號輸入：開關量信號輸入：a）10路非安無源接點信號，外接電阻不小于90k時對應邏輯“0”；外接電阻不大于300時對應邏輯“1”。b）24路本安無源接點信號，外接電阻不小于90k時對應邏輯“0”；外接電阻不大于300時對應邏輯“1”。模擬量信號輸入：a）2路頻率型模擬量信號，200Hz1000Hz頻率信號，高電平3V(負載電流2mA)，低電平0.5V，脈寬0.3ms，轉換誤差1。b) 2路頻率型模擬量信號，0 Hz2600 Hz頻率信號，高電平3V(負載電流2mA)，低電平0.5

8、V，脈寬0.3ms，轉換誤差1。c）1路電阻型模擬量輸入，1002400，步長100，阻值誤差5。6、控制器信號輸出：開關量信號輸出：1）10路非安無源接點信號，接點容量AC36V/5A（阻性負載，常開接點輸出），接點閉合時接觸電阻不大于1；2）24路本安無源接點信號，截止狀態(tài)時，漏電阻不小于100k，導通狀態(tài)時，電壓降不大于0.5V（灌入電流2mA）。邏輯“1”對應導通狀態(tài)，邏輯“0”對應截止狀態(tài)。裝置功能：顯示功能：保護器主機能顯示膠帶輸送機運行狀態(tài)和傳感器故障狀態(tài)及位置或編號。信號表達方式通過顯示窗顯示，顯示皮帶機狀態(tài)參數，具有現(xiàn)場及上位顯示。檢修功能：當保護器主機的工作狀態(tài)置于檢修時，

9、本保護器主機將甩開一切保護功能，可以起動和點動開車。報警功能：當出現(xiàn)故障時，保護器能及時發(fā)出報警信號，報警時間范圍可設定于0秒-X秒（設定值）。聯(lián)機功能：具有聯(lián)機輸入和聯(lián)機輸出接口，狀態(tài)畫面顯示有聯(lián)機/單機狀態(tài)。當膠帶運輸機接力運用時，裝置主機設定為聯(lián)機使用，即第一臺裝置主機啟動后，第二臺裝置主機方可啟動，以下各臺順延起車。保護器與輸送機的防爆真空（軟）電磁啟動器配合使用，具有集中控制及漢顯報警：低速打滑、超溫、堆煤、跑偏、煙霧、急停、撕裂、自動噴酒等綜合保護，各傳感器輸出部分為本安電路。5.2 監(jiān)控操作站操作員站選用高性能的工業(yè)用P 機器，是研華公司原裝工控機，用于系統(tǒng)進行監(jiān)控。作為人機界面

10、運行在實時多任務操作系統(tǒng)下的操作員站，通過工業(yè)專用鍵盤和軌跡球操作，主要完成以下功能：實現(xiàn)畫面及流程顯示，實時監(jiān)控管理實現(xiàn)工程各種工藝流程的操作實現(xiàn)對部分設備的中控室集中手動，如皮帶的啟/停，給煤機的啟/停等系統(tǒng)運算狀態(tài)監(jiān)視網絡運行管理監(jiān)控實時庫和歷史庫管理報警顯示打印報表管理和打印總貌顯示管理分組顯示管理趨勢顯示管理計算機化的報警處理和操作支持系統(tǒng)運行管理等系統(tǒng)配置數據庫生成動態(tài)流程畫面生成控制算法及順序邏輯組態(tài)報表生成系統(tǒng)運行管理和數據庫下載網絡管理另外，操作員站可實現(xiàn)優(yōu)化控制、性能計算和分析、設備壽命管理、故障診斷、系統(tǒng)性能考核、維修管理等。實現(xiàn)對工藝過程的應急監(jiān)控處理。5.3 系統(tǒng)管理

11、軟件主要系統(tǒng)軟件：Microsoft Windows Server（中文版）Microsoft SQL Server（中文版）應用軟件：應用軟件主要是組態(tài)軟件和實時監(jiān)控軟件(WinCC V7.0)WinCC（組態(tài)和實時監(jiān)控軟件）西門子視窗控制中心SIMATIC WinCC(Windows Control Center)是HMI/SCADA軟件的后起之秀，年進入世界工控軟件市場，當年就被美國Control Engineering雜志評為最佳HMI軟件，以最短的時間發(fā)展成第三世界范圍內成功地SCADA系統(tǒng)，而在歐洲，它也是無可爭議的成為第一。WinCC V6.0采用標準Microsoft SQL

12、Server 2000數據庫進行生產數據歸檔，同時具有Web瀏覽功能，可使經理、廠長在辦公室內看到生產流程的動態(tài)畫面，從而更好的調度指揮生產。作為SIMATIC全集成自動化的重要組成部分，WinCC確保與SIMATIC S7等系列PLC連接的方便和通訊的高效。WinCC具有以下特點：創(chuàng)新軟件技術的使用。WinCC是基于最新發(fā)展的軟件技術。西門子公司與Microsoft公司的密切合作保證了用戶獲得不斷創(chuàng)新的技術?？伸`活裁剪，由簡單任務擴展到復雜任務。WinCC是一個模塊化的自動化組件，既可以靈活的進行擴展，從簡單的工程到復雜的多用戶應用，又可以應用到工業(yè)和機械制造工藝的多服務器分布系統(tǒng)中。眾多的

13、選件和附加件擴展基本功能。以開發(fā)、應用范圍廣泛的、不同的WinCC選件和附加件，均基于開放式編程接口，覆蓋了不同工業(yè)分支需求。使用MicrosoftSQL 2000作為其組態(tài)數據和歸檔數據的存儲數據庫，可使用ODBC,DAO,OLE-DB,WinCC OLE-DB和ADO方便的訪問和歸檔。強大的標準接口（如OLE,ActiveX和OPC）。WinCC提供OLE,DDE,AxtiveX,OPC服務器和客戶機等接口或控件，可以很方便的與其它應用程序交換數據。使用方便的腳本語言。WinCC可編寫ANSI-C和Visual腳本程序。開放的API編程接口可以訪問WinCC的模塊，所有的WinCC模塊都有

14、一個開放的C編程接口（C-API）。這意味著可以在用戶程序中集成WinCC的部分功能。具有向導的簡易（在線）組態(tài)。WinCC提供大量的向導來簡化組態(tài)工作。在調試階段還可以在線修改。提供所有主要PLC系統(tǒng)的通訊通道。作為標準，WinCC支持所有連接SIMATIC S5/S7/505控制器的通訊通道，還包括PROFIBUS-DP，DDE和OPC等非特定控制器的通訊通道。此外，更廣泛的通訊通道可以由選件和附加件提供。與基于PC的控制器SIMATIC WinAC緊密接口，軟/插槽式PLC和操作、監(jiān)控系統(tǒng)在一臺PC機上相結合，WinCC和WinAC實現(xiàn)了西門子公司基于PC的、強大的自動化解決方案。全集成

15、自動化TIA（Totally Integrated Automation）部件。TIA集成了西門子公司的各種產品，包括WInCC。WinCC是工程控制的窗口，是TIA的中心部件。這就意味著在組態(tài)、編程、數據存儲和通訊等方面的一致性。5.4 KHJ0.5/12緊急閉鎖開關（急停）KHJ0.5/12型煤礦用緊急閉鎖開關(以下簡稱閉鎖開關),屬礦用本質安全型設備，可用于煤礦井下有爆炸性氣體的環(huán)境。用作膠帶輸送機沿線的拉繩緊急閉鎖保護和控制裝置，沿皮帶輸送機長度方向配置的跑偏、縱撕等保護裝置和啟動預告、打點用的信號器均可通過該裝置與電控系統(tǒng)連接。閉鎖開關內部配有故障位置識別電路，電控系統(tǒng)或皮帶保護裝置

16、通過它可識別各種不同的故障及位置。5.5 GEJ30跑偏開關GEJ30型跑偏開關(以下簡稱跑偏開關)，屬礦用本質安全型設備，可用于煤礦井下有爆炸性氣體的環(huán)境，也適用于煤炭、冶金、化工、糧食、運輸等行業(yè)以及選煤廠、鋼鐵廠、熱電廠、糧庫、港口等地面惡劣環(huán)境，用作皮帶輸送機膠帶跑偏檢測和保護。 5.6 GSC4光電型速度傳感器 GSC4光電型速度傳感器為礦用本質安全型，適用于煤礦井下有瓦斯、煤塵爆炸性氣體環(huán)境中，與帶式輸送機電氣控制裝置配套，用子煤礦井下或地面帶式輸送機，膠帶速度（加速度）檢測低速打滑、斷帶和超速保護。5.7 GQQ0.1煙霧傳感器GQQ0.1型煤礦用煙霧傳感器（以下簡稱傳感器），用

17、于監(jiān)控煤礦井下因機械摩擦、電纜發(fā)熱、煤層自燃等原因引起的火災事故。本產品為礦用本質安全型，可安裝在煤礦井下的皮帶運輸巷、機電硐室、采空區(qū)和工作面。本傳感器可配接斷電裝置及聲光報警裝置，實現(xiàn)報警及斷電控制;也可與各種生產，安全監(jiān)控系統(tǒng)配套使用。5.8 GWD90型礦用本質安全型溫度傳感器GWD90型溫度傳感器是礦用本質安全型設備，主要用于井下有瓦斯、粉塵等爆炸危險的環(huán)境。該傳感器可與膠帶輸送機系統(tǒng)配套使用，主要安裝在輸送機側面、電面和減速箱表面，起到超溫保護的作用。5.9 GUD100型礦用本質安全型煤位（堆煤）傳感器GUD100型煤位傳感器是礦用隔爆型電氣設備，適用于井下有瓦斯、煤塵爆炸危險的

18、環(huán)境。是膠帶輸送機系統(tǒng)的配套設備，用作輸送機堆煤保護和煤倉煤位的檢測。六、 綜合自動化皮帶監(jiān)控子系統(tǒng)接入方案綜合自動化系統(tǒng)接入方式對井上膠帶機主控裝置提供以太網RJ45通訊接口的膠帶機監(jiān)控系統(tǒng)，通過以太網RJ45接口，標準OPC協(xié)議，接入到綜合自動化網絡平臺，實現(xiàn)在礦調度中心在線監(jiān)控、遠程操作，最終實現(xiàn)無人職守。對井下膠帶機主控裝置提供以太網RS485通訊接口的膠帶機監(jiān)控系統(tǒng)，我們將提供MOXA協(xié)議轉換器將RS485接口轉換為以太網接口，將膠帶機監(jiān)控系統(tǒng)接入到綜合自動化網絡平臺，實現(xiàn)在礦調度中心在線監(jiān)控、遠程操作，最終實現(xiàn)無人職守。綜合自動化系統(tǒng)實現(xiàn)功能綜合自動化軟件平臺通過工業(yè)以太網與輸送機

19、監(jiān)控系統(tǒng)交換數據，可實現(xiàn)以下功能：綜合自動化提供帶式輸送機監(jiān)控用標準界面，界面應采用模擬畫面，動態(tài)顯示帶式輸送機主要電氣設備（主電機、減速機、張緊站、CST）的運行工況及輸送機保護裝置的參數，并提供輸送機遠程控制指令（順序停車、緊急停車、單機啟動、順序啟動）給定窗體。系統(tǒng)提供輸送機事故報警功能，報警內容應完全等同單機電控系統(tǒng)的報警信息，滿足就地無人職守運行。每條報警信息應記錄，并根據要求生成報表。系統(tǒng)檢測各輸送機的軸承溫度、膠帶溫度、帶速、煤量及膠帶機主電機電壓、電流等參數，檢測變頻器、CST、張緊絞車運行狀態(tài)及相關信號，并能夠對現(xiàn)場各種環(huán)境參數進行采集監(jiān)控。實現(xiàn)對各膠帶輸送機啟停及緊急閉鎖、

20、跑偏、打滑、縱撕、溫度、煙霧、溜槽堵塞、電機故障等信號的顯示、判斷和報警功能。輸送機保護用開關量傳感器、每個主電機開停記錄動作時刻，并根據要求生成報表；模擬量傳感器、主電機電流等動態(tài)參數按合理的時間密度記錄，并生成統(tǒng)計圖。在調度中心可以實現(xiàn)設備閉鎖。閉鎖狀態(tài)下，所有的運輸設備開、停及配倉、倒倉等遠程操作，實現(xiàn)現(xiàn)場無人職守。七、 實施方案本方案針對山東新陶陽礦業(yè)有限責任公司煤礦8條主運皮帶進行綜合檢測、保護。保護系統(tǒng)方案：1、每條皮帶安裝速度傳感器一臺，固定于膠帶機架上，隨著皮帶運轉帶動保護裝置自帶的傳動輪旋轉，該裝置向保護器主機提供高電位信號，當皮帶運行速度低于設定值，并保持5s，保護器動作，

21、皮帶機停止，實現(xiàn)低速打滑保護。2、每條皮帶安裝堆煤傳感器一臺，應用于單條皮帶機尾，保護器通過煤位傳感器探桿，可對堆煤倉或煤漏斗的煤位進行監(jiān)控，當煤堆觸及探桿時，經5-10s后，保護器動作，實現(xiàn)停車報警。3、跑偏傳感器在皮帶機頭、機尾各安裝一對，同時在每間隔200米處設置一臺，；跑偏傳感器做為臂式單向動作方式，當皮帶跑偏時，皮帶推動臂式滾動導桿，當偏離夾角大于20º（允許誤差±3 º）時，跑偏開關動作，保護器主機執(zhí)行報警，但不停機；主機經過5-10s延時后，如果跑偏仍舊發(fā)生，保護器主機將自動切斷膠帶運輸機的電源，實現(xiàn)跑偏保護。4、溫度傳感器應用于膠帶電機及減速機，每條皮帶共需安裝兩臺，當檢測溫度值超出額定范圍，傳感器提供保護器主機發(fā)出報警信號。5、煙霧傳感器在每條皮帶機頭安裝一臺，當皮帶機周圍有煙霧生成并達到一定濃度時，保護器自動停車保護；同時起動遙控噴灑裝置。6、急停傳感器在每條皮帶機頭、機尾各布置一臺，同時在每間隔50米處安裝一臺，如遇皮帶異?；驒z修，在皮帶沿線任意拉開并鎖定其中一個閉