矿井带式输送机集控系统设计与实践分析

王新军

（山西西山煤电股份有限公司镇城底矿, 山西 古交 030203）

带式输送机具有运量大、安全可靠等特点，是矿井常用的运输设备。带式输送机上需要装设各种保护装置，但是在井下带式输送机往往是单独运行，其设备的保护装置也是彼此独立，彼此之间没有数据交换。针对上述问题，根据带式输送机工作环境及相关设计要求，基于模块化理念，设计了一套带式输送机集控系统，以期能更好地为矿井生产服务。

1 输送机集中控制系统结构设计

控制系统主要由地面监控中心主机、交换器、通讯网络系统、广播调度系统、信息处理模块、远程操控箱、紧急停闭锁开关、输入输出模块、电缆等构成。系统正常运行工作电压为36V，具有较好的扩展性能。控制网络如图1所示。

2 系统功能分析

2.1 本机控制功能

带式输送机控制系统集控制、监测、保护、通讯、报警等功能为一体。系统控制主机具有48路模拟量/开关量的输入能力、20路模拟量/开关量的输出能力，通信沿线还可以添加智能的输出、输入接口，方便沿线位置处控制设备、传感器的接入。

选用具有较强处理能力的工业嵌入式PC340计算机以及CAN通讯总线，实现对带式输送机的集中/单独控制方式，两条控制线路4+4km范围内不设中继器；采用一台中央控制器就实现井下最多8台带式输送机的集中控制。主控制机显示屏幕采用10.4寸彩色液晶屏，可以较为形象地对设备运送状态、运行参数设定以及对故障发生位置进行显示。系统中各个密封点的防护等级达到IP54，各种接口端的防护等级达到IP67，防水、防潮，保证系统信息传递的稳定性。

图1 控制网络结构图

2.2 广播调度功能

通过将调度室内的IP电话与带式输送机沿线的电话进行连接，实现井下与地面监控中心的快捷通讯，能建立最多30路的小型广播系统。地面监控中心调度室可以将IP电话、广播站等终端扩音设备进行单独播放或者组合播放；系统还可以进行组网广播，地面调度人员可以向系统中的各个组进行通话，也可以将录音文件直接向系统中的各个组发放，进行播放。

2.3 集中控制功能

系统集中控制功能是在工业以太网基础上实现，在系统集控中心布置3层千兆交换机，在地面布置工业以太网交换机，组建成一个工业以太网环网，实现井下监控设备、地面生产系统就近接入工业以太网需要；井下以及地面布置的工业以太网环网需要跟地面监控中心控制主机进行连接形成一个冗余的千兆工业以太网通信系统。

搭建形成的千兆工业以太网网络可以满足矿井各个部位分散的控制单元的联网接入能力，井下分散的子控制单元均可以实现集中控制/单独运行等两种不同的控制方式，地面监控中心在必要情况下可以对系统中的各个控制层设备进行统一控制，同时为矿井管理信息系统提供需要的原始数据资料，达到矿井一体化综合管控的目标。

2.4 联网以及系统融合

设计的系统可以实现与井下原有的控制监控系统联网，实现通话、监控、报警等功能。地面监控中心可以与系统中的单独某一区域工作人员进行通话，便于通讯指令高效传递。设计的带式输送机集中控制系统可以实现局域网环境下多个用户的登陆，对井下带式输送机的生产运行数据、管理数据图像以及相关信息图像进行浏览；同时可以向集中控制系统中的子系统中的监控设备进行有权限的指令信息发送，对设备的运行进行控制；系统可以接收对应的监控设备的信息反馈及响应。

3 工业试验

将设计的带式输送机监控系统在山西镇城底矿进行了具体应用，矿井井下共有7台带式输送机，系统的具体布置方式为：上山处的200m高强带式输送机与主运巷内的皮带送机共用一个控制器，将控制器放置在主要运输巷带式输送机机头位置，在上山带式输送机机头位置预留输入、输出接口，便于机头传感器检测信号的输入以及系统控制信号的输出。将主运巷内的第二部输送机与第三部输送机用一台控制器进行控制，将控制器放置在运输巷第三部输送机的机头位置处，在运输巷第二部输送机机头位置预留输入、输出接口。

将东二采区运输巷内的两部输送机共用一台控制器，控制器放置在第一部输送机机头位置，在第二部输送机机头位置放置输入以及输出接口。东二采区的13203回采工作面运输巷内布置的带式输送机采用一台控制器进行控制，控制器放置在机头位置，并在机头位置安置1台型号为KJS101-12输入、输出接口端。以东二采区运送巷带式输送机监控布置为例，在带式输送机上布置有跑偏开关、扩音电话（KTK16）、闭锁开关（KHJ16）、纵向撕裂保护装置（HSQL-A），如图2所示。

图2 带式输送机控制及监控装置布置示意图

控制器信号的输出主要是通过远程控制箱将电信号转化成光信号，经由光纤传输系统与交换机进行连接。在地面监控系统中配备3台高性能工控机，配套3台显示器，其中2台工控机用以实现集控系统双机运行，1台用以对井下控制系统进行监控并显示监控参数。集中控制系统人机操控界面如图3所示。

图3 监控系统人机操控界面

4 结语

在工业以太网技术基础上，采用模块化设计理念，设计了一种带式输送机集中控制系统。设计的集中控制系统通过语音播报、数据交换以及视频监控等功能来提升带式输送机的自动化控制水平，工业实践运行结果表明，采用该带式输送机集中控制系统后，可以实现对井下7台带式输送机的集中控制，有效提升皮带机运输效率，减少井下工作人员数量，提高了矿井安全和经济效益。