自动化在矿井皮带集控系统中的应用研究

杨国辉

（云南省兴云煤矿，云南 曲靖 650041）

由于自动化技术、计算机控制技术和物联网技术不断发展，在煤炭矿井生产中越来越广泛使用这些技术。传统矿井所使用的皮带传送机在实际生产环节中，经常存在打滑、发热、跑偏，还可能会引起火灾，轻则影响矿井的正常运行，重则会引起人身事故。所以，对煤炭矿井使用的皮带传送机集控系统进行研究和分析至关重要，某种意义上来说，这将提高煤炭矿井的生产效率，同时，也能保证一线煤炭工人的生命安全。本文从煤炭矿井使用的皮带传送机实际的生产情况进行分析，以供参考。

1 皮带集控的构成

皮带集中控制系统主要指的是能够完成煤矿皮带传送机集中控制和智能化操作。该系统使用PLC，具备超高的稳定性和扩展性，以及多功能的输入输出容量。该系统能够实现多种规模、多种功能的智能化控制系统，既能完成传统的单条皮带运输机的控制，也能完成由多组皮带传送机构成的设备的统一控制。该系统灵活稳定，将运行监视和操作控制集成于一体，能够真正意义上实现煤炭矿井皮带传送机的全自动化操作，进而减少人力资源，提高煤炭矿井的安全系数。

一组皮带集中控制系统分别由集中控制模块、通信传输模块、二级控制单元、安全保护装置和可视化模块构成。集中控制模块主要完成对整个系统的运行监测与控制操作，上位机模块完成与操作人员及现场设备设施进行数据的传输和交互，操作人员运用人机交互设备得到井下数据信息，特殊情况下，可以向井下设备发送手动控制信号。通信传输模块由工业网络进行信息的交换与传输，光纤作为传输手段，完成对控制中心模块上位机和井下运作设备的通讯，将井下运作设备的数据和系统内部的数据发送到地面控制系统，也可以完成上位机系统输出的指令传递给控制器。二级控制单元界面构成，该单元可以依照实际需求云南省兴云煤矿输入对应的控制程序，实现所需的控制要求，完成对多组皮带传输系统的手动操作和集中控制功能。可视化模块通过工业光纤传输方式，利用点对点模式将矿井下的实时动态信号反馈给地面，通过可视化界面和计算机信号处理程序，完成对井下信息的动态监控。该系统能够随时将实时产生的监测信息写入历史数据库中，能够随时查阅历史信息，对以往的数据进行分析和研究，自动产生反馈报表及综合信息。在需要将皮带传送机集中控制系统某一时间段内的数据或告警信号进行分析和研究时，可以直接将该信息作为文本存储在系统硬盘，简洁且高效。

2 皮带集控的运行形式与控制能力

（1）运行方式。系统主站具备地面集中控制、井下几种控制等多种工作模式，且具有常规的启动方式、停止方式、启用通知、远程可视化监控、自动报警保护、数据全程监控记录等多种功能。在将工作模式调整为集中控制操作时，整个系统的设备均由系统主站完成控制，能够最大化地实现皮带传送机系统准确高效的运作。

（2）控制能力。地面集控室传输机开车运行， 即无人运作模式：地面集中控制操作平台工作人员按照预先设计好的程序或者在单组即在运输机设备启动之前，由集中控制模块发送启动数据，各个二级控制单元在受到启动运行指令时，经过一定时间的延迟后，检查井下各个设备是否满足集中控制自动开车环境，然后，依照设定好的程序自动开车。与此同时，实时监测各个设备的数据信息是否符合正常指标，随后将数据传输给系统主站。在多组皮带传输机的集中控制中，可以完成全线逆煤流启动、全线顺煤流启动等多种开车模式。

地面集控皮带传输机常规停车：地面集中控制工作人员，按照预先设计好的操作顺序或者单组皮带式传输机，使系统主站给出停车命令，系统主站根据联锁关系跟相对应的皮带传输机二级控制模块下达停车指令；各个二级控制模块在收到停车指令后，首先，控制皮带传输机，经一定的延时后，皮带传输机上的煤料传输完成后，自动控制停车。当皮带输送机若传输速度小于等于0.5 米每秒时（或按照实际生产需求进行程序调节和设置），控制自动抱闸；并反馈数据信息至地面主站。

地面集控胶带机紧急停车：地面集中控制工作人员，按照预先设计好的操作顺序或单组皮带式传送机，在系统主站给予紧急停车的命令或者某一皮带式传送机发生紧急停车情况时，例如，堆煤、闭锁等，则该二级控制单元触发紧急停车，切断主电机电源，当皮带式传送机运行速度小于等于一米每秒时（或按照生产需求进行程序调节和设置）时，控制自动抱闸；与此同时，将该数据发送至地面主站，当地面主站接收到该二级控制单元反馈的紧急停车信号后，自动与该组皮带式传输机存在闭锁关联的相关设备进行停机处理，地面控制系统也给后方皮带传输机机头发出了数据。

就地控制：就地控制主要分为两种，一种是就地单组自动控制，另一种是就地单组手动控制。在就地控制时，皮带式传输机的启动和停车均由井下二级控制站完成，各个井下二级控制站不与地面集中控制系统联控，不由地面主站系统生成的指令控制，仍然需要将设备运行的数据发送至地面主站，由地面主站系统监测该井下二级控制分站的运行情况。

3 集控系统的优势

（1）稳定性及安全性较高。如果皮带传输机集中控制系统在正常的操作运行环节中，出现以下情况时，系统都能完成自动停车以保护整个设备运行的安全（控制的参数可以按照矿井的实际生产需求进行设置）：皮带传输偏移监控和辅助保护；防滑保护；紧急停车、闭锁保护和自动故障辨别；堆煤告警；烟雾告警；轴温保护；过热自动洒水等各种保护能力。

在所有的传感保护装置收到运行数据指令时，就会向所有的二级控制模块发送数据，二级控制模块就会发出停车命令，并且在可视化设备上反馈故障发生的位置及故障原因。其优势在于利用控制数据的设置在防止瞬间动作形成的紧急停机，也能够迅速地查找出故障位置及故障原因，与此同时，当某个保护传感器发生故障，引起保护动作误触发，可以在地面集中控制系统进行操作，切断各个皮带运输机的保护功能，这种情况下，煤矿井下无法立即进行处置时，切断保护功能复位后继续运行，等正常停机检修维护后，解除切断屏蔽保护，使正常的保护功能重新运行，减少了以往的皮带运输机出现故障时，需要立即停止生产进行维护检修，提高了生产效率，减少了时间成本。

（2）改善作业环境及节约人力成本。由于矿井皮带集中控制系统能够完成远程控制操作和监视生产操作过程，地面操作工作人员只需要在地面操作控制平台就能完成对井下各个皮带传输机的启动运行和停车，避免了以往的井下传统皮带运输机恶劣的操作工作环境，改善了工作环境条件。且矿井皮带集中控制系统只需要一人或两人就能完成一整套皮带运输系统的操作控制及维护，彻底转变了以往的一人一机的工作模式，为煤炭企业减少了人力资源成本。

（3）降低作业成本。矿井皮带集中控制系统具有高度自动化、高度智能化，因此，安全稳定可靠。能够及时地反馈故障原因及故障位置，对可能存在故障的位置和设备进行提前的告警和预警，有效地防止事故的发生，自动存储设备运行数据，为常规的检测和维修提供了良好的数据参考。为煤炭矿井下事故频发起到了积极预防的作用，很大程度上减少了由传统皮带传送机产生的事故，减少了煤炭企业经济成本。在节约人力资源后，也提高了企业管理生产的效率，为煤炭企业创造了更高的经济效益。

4 结语

煤炭矿井智能化及自动化工作生产是未来发展的必然趋势，能够直接提高煤炭矿井的生产效率和安全稳定的运行，直接提高了煤炭企业在市场的地位。自动化皮带传输集中控制系统能够为煤炭企业提供更高的安全稳定性，改变了以往的井下生产模式，实现了真正意义上的无人生产，为今后的煤炭矿井实现全程自动化打下了坚实的基础，积累了相关的工作经验。