本质安全型带式输送机集中控制系统在兴源矿的应用

范懂理

（开滦（集团）蔚州矿业有限公司兴源矿，河北 张家口075700）

0 引言

兴源矿是本公司下属的一个中型煤矿，其四采区主运输系统由4部皮带和1部给煤机组成，采用自动控制系统实施集中控制。该控制系统可实现带式输送机就地手动和自动、远程手动和自动及无人值守等多种控制，真正实现人本安全、节约能源、减员增效的目的。

1 系统特性

1.1 人本安全

上位机采用高性能工业级控制计算机辅以主流组态软件，实时监测和记录带式输送机各类数据以及各个设备的运行状态，对相应的报警信息采取相应预警机制。

双向滚筒处安装人员保护装置，实时检测人员活动，并将数据传至上位机实时记录、报警。保证双滚筒处有人活动时，带式输送机不能启动或及时停止。

在胶带机机头及落煤处安装摄像机，实时监控现场画面并上传至井下主站和地面调度室。

皮带沿线安装通讯机。当皮带出现故障时，可以通过通讯机与各分站和主站进行联络。

在胶带机机头、机尾安装语言告警器，胶带启动故障时能通过声光警告行人注意安全。

1.2 节约能源

自动启动输送机系统，按照逆煤流方向逐台延时启动（延时时间可随时改动），停车时按照顺煤流方向逐台延时停车（延时时间可随时改动），系统会自动记录每条胶带机启动、停止时间；同时在最末部输送机机尾安装GL3－24型料流传感器，当该传感器检测到皮带无煤时，可实现自动停车，从而达到节能效果。

1.3 减员增效

通过对主运输巷运输设备控制系统进行改造，可实现集中控制。现每班4名皮带司机，1名给煤机司机，3班共计20人（包括轮休人员），实现集中控制后，每班设2名机电维修工进行检修，3班共计8人（包括轮休人员），这样，可节省12人，年节约开支96万元；同时减少设备空转时间，节约电能，还可进一步提升矿井的自动化水平。

2 结构特点

兴源矿井下带式输送机集中控制系统主要由地面调度室上位机、主站PLC防爆箱、主站控制台、分站防爆箱、分站控制台、通讯机、双向滚筒人员保护装置、视频采集装置及各种保护传感器等组成。

本系统防爆箱以西门子PLC作为主控元件，防爆箱内部由PLC、接线端子、电源模块、变压器及各种模块组成。控制台由输出模块、驱动板、音响喇叭、电话板、喇叭、端子等组成。控制台面板有皮带机的启停控制按钮、启车预警按钮、工作方式转换开关、系统紧急停车按钮、故障复位按钮和查询按钮。操作台正面为模拟屏，详细显示皮带的运行情况，同时也显示所有皮带上的各种保护传感器的动作情况。扩展接口可方便地与其他设备集控，组成一套灵活的控制系统，从而完成整个运输系统及生产系统的控制要求，并可与矿井监控系统组网。本系统控制台监控、保护功能齐全，连接简单，能准确识别故障性质及位置，组网能力强，有实现远程诊断的能力。

3 系统功能

该系统通过光纤与地面调度室联网成功后，在调度室设置了工业级上位监控计算机，配备了液晶显示器作为监控终端，操作员可在调度室终端上监视控制运输皮带生产过程，完成对运输皮带生产及相关环节的遥测、遥信和遥控，实现矿井运输皮带生产系统的综合自动化。

3.1 主站

主站控制台和防爆箱均放置在皮带机头处，主站控制台采用落地式结构箱体，控制方式分为集控、手动、检修3种。控制面板由转换开关进行控制，控制点直接进入PLC。当各分站都选择集控状态时，主站控制方式才起作用。

主站选择集控，控制系统的4部皮带包括各条皮带间的闭锁关系：启动皮带前要先按下“开车预警”钮，在预警时间范围内启动设备有效。超过预警时间后自动报警，表示本次启动失败。在预警时间范围内按下“系统启动”钮，系统按逆煤流依次启动，前一条皮带的运行反馈点是下一条皮带启动的条件。按下“系统停止”钮，系统按顺煤流依次停止。

主站选择手动，控制操作顺序与集控方式相同，只是启动皮带要按下主站面板上对应皮带的启停按钮，前一条皮带的运行反馈点是下一条皮带启动的条件。

主站选择检修，即控制任意一条皮带的启停，皮带之间没有闭锁关系，适用于安装调试或检修状态时使用。

在集控状态下，任意一条皮带出现故障，主站都会有对应的故障显示和报警音响，在主站控制台按下“音响解除”钮，音响就会停止报警。当任意一条皮带出现故障时，在主站显示屏上会有相应的故障指示灯亮。当故障处理好后，按下“故障复位”钮，在显示屏上显示的故障指示灯熄灭。若指示灯仍亮，表示故障没有排除，需继续处理。

3.2 分站

分站控制台和防爆箱放在各皮带机头附近的硐室内，控制台采用壁挂式结构的箱体。控制方式分为集中、就地、检修3种。控制面板由转换开关进行控制，控制点直接进入PLC。共设3个分站，每个分站控制1部皮带。

分站控制面板安装有控制本条皮带设备的启动钮和停止钮。检修控制即控制本条皮带的启停，设备之间没有闭锁关系，适用于安装调试或检修状态时使用。

就地控制为控制本条皮带的启停。系统正常启动时，显示屏上的数显表会实时显示皮带当前的运行速度。在就地状态下，当本条皮带出现故障时，控制台都会有对应的故障显示和报警音响，在显示屏上会有相应的故障指示灯亮。在控制台按下“音响解除”钮，音响就会停止报警。当故障处理好后，按下“故障复位”钮，在显示屏上显示的故障指示灯熄灭。若指示灯仍亮，表示故障没有维修好。

通讯机内装有用于位置识别的模块，当本条皮带出现跑偏或拉线故障时，按下控制台“查询”钮，本站的数显表上能快速、准确地显示出跑偏或拉线的故障点，方便现场人员维修。采用位置识别模块还可节省电缆芯数，大大节约成本，提高工作效率。

3.3 传感器

本系统各分站均有具打滑、堆煤、超温、烟雾、洒水、速度、跑偏、拉线等故障保护功能的传感器。当有故障时会有报警声，同时在主站和分站控制台上也会有各保护信号的汉字指示灯显示。

4 系统先进性

（1）现场控制核心采用西门子公司的S7－300系列PLC作为主控元件。该系列PLC具有防潮、抗干扰能力强，现场易编程、易扩展，性能稳定、基本免维护，能实现软件控制化、自动检测系统故障等功能。

（2）现场各种传感器中集成CAN－485采集模块，使系统能实时检测传感器的工作状态，并在出现故障时准确定位故障位置，可有效减短故障处理时间。

（3）监控人员通过视频监控系统可直接实时监控井下情况，不仅能直观监视和记录井下工作现场的安全生产情况，而且能及时发现事故苗头，防患于未然，也能为事后分析事故提供第一手图像资料。

（4）主站控制台将系统预警和故障报警的声音信号耦合到有线通讯系统内，整个系统可以及时了解设备的启停情况和运行状态。

（5）双向滚筒人员保护装置及各种保护传感器的应用真正实现人本安全。

（6）当由于皮带机械结构调整不合适造成皮带轻微跑偏而又不能及时处理时，可以对出现跑偏位置的传感器进行临时屏蔽，以保证生产正常进行。屏蔽的故障传感器以闪烁的红字（现在皮带是带故障运行）提醒操作人员应及时维修，并把故障发生时间和屏蔽时间记入数据库备查。

5 结语

该本质安全系统的安装应用可以保证带式输送机在各种安全保护装置的保护下运行，实现集中控制，有效节约能源，降低事故率，提高生产效率，减短故障处理时间，减少现场操作人员，延长设备使用寿命，提高经济效益。该系统的成功运行对本公司中小型矿井起到了示范作用，具有重要的推广应用意义。