对矿井运输机的综合操控探讨

　　　1概述
　　皮带运输机是煤矿的主要生产设备之一，特别是大型现代化煤矿，从工作面直到装车站，煤的运输几乎全由各类运输机传送。当工作面威力强大的高产高效设备正常工作时，大量的煤全靠这些运输机向外运，因而仅仅采用高质量的运输机还不能满足要求，还必须设置性能完善、质量可靠、技术先进的皮带运输机监控系统，以实现皮带机群的集中控制（包括摇控）及保护。
　　2皮带运输机监控系统
　　皮带运输机有许多相应的电动机、制动器及各类工控保护传感器，它们之间有大量的联锁闭塞关系及逻辑控制关系。由于这些关系随着矿井工作面的推移变化而需相应变化，系统必须具有方便的更改程序手段。
　　2.1完善保护设备皮带运输机保护设备的工作状况必须分类集中反映到总调度室模拟盘或CRT显示器上，以便调度及维护人员快速准确判断故障类型和故障发生的部位并及时处理，使其在最短的时间内恢复生产，最大限度地减少故障所造成的损失。
　　2.2实行集中控制要对皮带运输机群及辅助设备实现集中控制，除完成必需的联锁闭塞及顺序延时起停外，还要准确实时将大量电气设备工作状况反映到集控室。集控室的控制命令也要准确及时下达到有关用电设备。由于皮带运输机群分散，距离也较大，因此遥控系统必须设置主站与分站。主站与分站之间的信息传送要求快速、准确、可靠，其中可靠性最为重要。
　　国内目前生产的其他各类以微机单片机及集成电路组成的监控系统，均不同程度的存在可靠性差，维护量大等缺陷，不能适应煤矿恶劣的工作环境，而且地面采用办公计算机处理数据及显示工作状态，主站及分站均由单片机及集成电路等电子器件组装而成，用电阻分压原理来区分故障点，主分站之间的通讯采用最简单的基带传输，无法满足超远距离及时大量的信息交流。
　　2.3应用可编程控制器根据上述情况，结合可编程序控制器（PLC）的特点，在研制皮带机监控系统时，选用可编程序控制器作为系统的主控设备，充分发挥PLC高可靠性、高稳定性、高抗干扰能力等优势，使该系统在适应性和功能等方面全面升级。可编程控制器控制范围一般在3km以内，主机与分机之间一般在1km左右，最远不超过3km.经过长期研究实验，充分利用PLC本身的潜力，配合自行研制的专用软卡，解决了这一技术困难，使得大范围超远距离皮带运输机群控制易实现。实践证明，它能在最恶劣的环境下连续不断工作，抗干扰能力强，稳定性好，无故障工作时间可达几年，主机板工作寿命可达十几年以上。
　　3系统组成及基本技术性能
　　311系统组成主要有主站、分站、操作台、动态模拟盘（或CRT显示器）、接口柜、电源柜、监控显示单元、编程计算机，以及调度室外现场设备如电控及调速系统执行机构、制动器、声光预告报警器、洒水装置、堆煤传感器、打滑传感器、跑偏传感器、撕裂断带传感器、烟雾传感器、温度传感器、急停传感器、煤仓煤位传感器、电缆分线箱等。
　　主站SU―6B可编程控制器，分站SZ―4，主分站之间通讯采用自行研制的专用软卡，经济可靠，满足系统运行要求。
　　模拟盘由维护量极小的发光二极管显示单元组成，模拟显示皮带运行状况，故障类型及故障发生的位置。煤仓内煤量由设在模拟盘上的数码管显示或在CRT显示器上模拟煤位显示。接口柜主要起控制接点电压等级容量转换和抗电磁干扰电气隔离作用。电源柜主要提供系统所需各种等级电源。操作员通过操作台上的按钮或触摸屏界面实现人机信息交流，对全系统所有皮带运输机行使集中控制。
　　该系统组成设备数量多，种类杂，涉及范围广，有的距离长达几公里，逻辑关系复杂，要随时反映皮带运输机运行情况，实时性强，大部分设备在井下工作，使用环境工况恶劣。
　　可编程控制器的引入，使繁杂的硬逻辑关系转变为梯形图形式的计算机语言在PLC处理器中快速可靠的运行，为系统高效可靠运行和方便维护使用奠定了基础。
　　312基本功能（1）本系统具有自动控制、集中控制、分区集中控制，就地控制等多种控制方式，转换方式简单方便。
　　（2）具有起动预告、联系信号。使主站与分站之间能及时有效进行联系。
　　（3）系统的基本保护、联系信号、预告信号、紧急停车等功能，随着控制方式的转换而自动转换。
　　（4）具有打滑、断带、跑偏、撕裂、机头堆煤、温度、烟雾、洒水等各类保护功能。
　　（5）能将带速、轴温、煤位等有关数字量反映到主站显示记录。
　　（6）在任何控制方式中具备严格的联锁闭塞关系。具有顺煤流、逆煤流多种起动停车方式。起动停车时限任意选择，并能根据要求对皮带运输机的主电机、辅助电机、制动机、给煤机等电气设备进行有效的控制。
　　（7）能在任何负荷情况下与各类调速设备配合，对皮带运输机的起动停车进行稳定控制。使其按预定的加减速度运行，实现闭环调节控制运行速度。
　　（8）能及时显示皮带运输机线上的各类设备工作状况，各类故障性质及故障发生的准确位置，运行速度显示等。
　　（9）具有打印、存储、信息上传、组网等功能。
　　4使用效果
　　4.1降低维护费用，提高自动化程度引入可编程控制器，大量逻辑关系及设备控制在可编程控制器（PLC）内部运算执行，使系统的自动化程度得到很大提高，因大量硬件设备得到简化，减少了硬件故障率，使系统可靠性明显提高，降低了系统的维护量。
　　减轻了岗位工作人员的劳动强度，减少了岗位人数，提高了劳动生产效率。
　　4.2保证运输安全本系统在软硬件方面采用了各种抗干扰措施，加上可编程控制器的强适应性，确保系统能在各种恶劣环境中正常工作，最大限度减少故障的发生，保证运输安全。
　　4.3节约电能本系统能根据负荷的大小自动投切使用电机，或者根据负荷情况以及运行状况调节电机运行速度，使设备运行始终处于经济合理的状态，轻松实现顺煤流、逆煤流及分区控制等多种起动停车方式，这就使相关的皮带运输机每次开停机时间平均节省15min，每天按6次停机计算，则每天节省时间90min，仅此一项节电效果就很明显。
　　4.4有利于矿井生产的科学管理皮带运输机监控系统与矿井安全生产监控系统联网后，可以随时向矿管理层提供矿井原煤生产运输情况，有利于矿井统一生产调度，科学安排生产，实现现代化管理。
　　5实际应用
　　在研制过程中不仅中央控制部件采用PLC装置，而且关键接口部件及人机界面均采用进口产品，其它如皮带保护用各种传感器均选用目前国内实际应用较稳定的产品。
　　解决了以往皮带运输机监控系统因不同程度存在的可靠性差，维护量大等缺陷，而不能适应煤矿恶劣的工作环境的问题。
　　该系统1996年在宁夏灵武矿务局灵新煤矿投入使用，已经连续无故障使用4年多，到目前为止，设备完好如初，调度室内设备基本没有维护工作量。提高了胶带机运输系统的使用效率，节电效果非常明显，减轻了工人的劳动强度，同时也减少了每班工人数量，降低了运行维护费用，极大地提高了生产效益，使灵新煤矿的现代化建设向前迈出了一大步。