主运输皮带系统集中控制改造研究

(郑煤集团郑新公司，河南 郑州 450000)

0 引言

新阳煤矿原煤生产从综采工作面的煤炭采掘开始，陆续经过顺槽皮带、西大五皮带、西皮带，主提升皮带及地面储运皮带等7条皮带到达地面露天储煤厂，然后进入洗煤厂入洗。井下承担原煤运输的干线皮带机全部来自美国DBT 公司，其控制系统采用澳大利亚安控公司生产的进口负荷中心，核心控制系统采用的AB公司SLC5/04系列可编程控制器。皮带机单个自动化程度非常高，现实情况是多条皮带机都是单独分散控制，形成了信息孤岛和控制孤岛，一是难以给公司管理人员以及基层队的机电技术人员提供更好的管理辅助功能，他们不能实时了解井下设备的实时运行情况，提高皮带机故障维修的工作效率； 二是未充分发挥皮带机的集中控制优势，生产效率相对低下，节能减耗，人员配置方面的优点未能充分发挥。

1 主运输皮带集中控制系统改造的实施步骤

1.1 硬件通信网络建设

1)主运输皮带集中监控系统需要一个可靠、稳定的数据通信网络，考虑煤矿井下特殊的使用环境，采用以光缆为骨干通信介质的以太网通信网路，光缆信息传送能工作在恶劣的环境里，抗干扰能力极强，而且各类强弱电干扰基本上对光缆不起作用； 网络建设简单、快速、实用性强、价格低廉，易于维修和更换，后期基本上免维护，一次铺设，终生使用。

2)使用原系统自带的天津贝克设备进行改造，连接所有皮带附属的贝克系统，单独构成一条备用数据通信网络，作为光纤以太网的备用网络，对系统运行的可靠性进行绝对保证。

1.2 主运输皮带各控制中心通信部件改造

主运输皮带都是来自澳大利亚安控的进口设备，附带基本上完整的通信相关组件，而且各个皮带控制部分相差不大，可以充分利用现有资源，只需要进行较小的通信组件安装及补充，外部光缆熔接及合理分配网络资源即可。

1.3 储运皮带的集中控制改造

101和102皮带原先采用的是天津贝克控制系统，其控制方式和控制理念与进口负荷中心有本质区别，骨架还是自己的独立继电器控制系统，附加天津贝克皮带的沿线保护，基本上是简单组合控制。为了使其融入整个集中控制系统，考虑到两部皮带离主皮带控制柜很近，可采取硬接线方式通过主皮带桥接实现，并辅助以软件通信，互相备用的方式来提高控制的可靠性；利用天津贝克控制器自带的通信接口，其通信协议为不常见的RS232 电流环通信协议，在主皮带控制器处增加AB专用通信模块1746-BASIC-T，自行编写BASIC程序，读取相应贝克系统控制信息，融入主皮带控制中心来实现。

1.4 主运输皮带集中控制系统上位监控图形显示的实现

利用综采的CITECT(西雅特) 监控系统，把主运输皮带集成到一起，实现从采煤到运输一体化监控。新阳煤矿综采设备也来自澳大利亚安控公司，其生产监控系统是不同于各个皮带的，它采用的是悉雅特组态软件，性能极其强大，使用灵活、界面友好，机电技术人员和现场操作人员容易掌握和使用；其稳定性、实用性和交互性在综采近8年的实际使用中以得到验证。另一个方面，用于生产监控的上位软件价格都不便宜，国产的在功能和稳定性上都有不小差距，利用我矿现有的资源，可以大大降低项目成本预算；另外，可以充分发挥CITECT工业软件的特点，进行冗余设置，进行分布式网络设计，保证操作系统的稳定与可靠。

1.5 主运输皮带集中控制系统PLC软件程序设计

为了保持皮带机原控制系统的控制功能，分别对每条皮带机的PLC 控制程序进行编程，在保持原有程序稳定性的前提下，添加参与集中控制的子程序，同时，修改参与集中控制所需的其他程序部分，新建参数表，开辟用于上位机通信的数据区，完善集中控制的各项控制功能。

1.6 多媒体视频影像系统的实现

多媒体视频影像系统起辅助作用，但又不可或缺，考虑到在各条皮带关键点处(例如卸载点漏斗) 的安全，需要有视频影像实时监控，其他地方需要根据实际监测点现场确定。这部分独立成系统，可以根据实际情况增减，为了降低成本，可以按最低保证安全的需要设置。

1.7 皮带机沿线语音通信系统的实现

语音系统起辅助通话作用。现有各条皮带在启车时，都有自带的贝克系统预警，可不做处理； 为实现井上集控中心与各条皮带通话，以及各条皮带之间相互通话，可对贝克系统进行改造，利用原有单条皮带机的通话功能，增加专用的LINIE卡，在贝克系统的基础上，组建新的通信系统，已达到全区域、全覆盖通信功能。

1.8 主运输系统各个子系统的安放位置

采取单独建设一个皮带集中控制室，伴随视频监控影像系统，以到达更好的监控操作目的。集中控制所需要的服务器，采用的是工业服务器，性能稳定可靠，并具有主备功能，同时具有相应数量的操作端和浏览端。多媒体影像系统要独立成屏，显示实际影像，与生产监控系统共同使用。主运输系统监控及操作部分安放位置可以随意放置，技术上没有太多限制。

1.9 皮带机集中控制方式的实现

主运输系统集中控制系统大体上采取本地控制模式和远程控制模式两种控制模式。本地控制模式本地模式，控制权在本条皮带，保留现有的各条皮带上PANELVIEW显示终端，并增加相关整体系统功能显示及操作，以保证本条皮带区域相关人员对所有皮带运行信息的实时掌握，现场单独启停本条皮带的需要。

远程控制模式控制权交于集中控制室，以实现集中远程控制集中控制方式有两种：远程集控方式，可以由相关人员在集中控制室集中控制所有皮带的启停，实现逆煤流启动，顺煤流停车等集控操作功能。远程单机方式，可以由相关授权人员，在集中控制室根据现场需要，充分沟通预警后，单独启停每条皮带。安全方面，整个控制系统会有足够充分的闭锁，绝对安全可靠，现有的每条皮带各种保护都存在，不影响现有的皮带功能。上下级皮带闭锁采用双路方式，一是光纤以太网的实时连锁功能，二是基于天津贝克系统的LINE通信的后备保护系统。

2 主运输皮带集中控制系统项目建设的效益

2.1 节约用电方面

主运输系统集中控制后，干线皮带的启动时间会极大缩短，停车时间也会相应减少，而且由于信息和语音的沟通交流，临近皮带启停也有参考性，每天因皮带启停引起的空运转，减少时间至少达30 min以上，干线皮带的功率极大，7条皮带总功率近9 000 kW，在用功率至少6 000 kW，考虑到累计运行时差，每天节约用电达2 000度以上，工业平均电价为0.72元/度以上，每天节约近1 500元，据此计算，年节约将达五十几万元，而且，皮带机属于永久性设备，一次改造，终其使用寿命内都受益，经济效益非常可观，是一项不可忽视的节能降耗技术改造。

2.2 提高皮带机的使用率，降低故障维修时间

集中控制系统改造完成后，对井下各条皮带的信息采集会更全面，所有皮带运行数据、故障信息、运行指示，集中显示、集中监控，实时工况一目了然，降低了维修人员的工作量，提高了工作效率，井上技术人员在处理故障判断故障方面也更加快捷与方便，极大地减少了停机时间，直接提高了生产效率。

2.3 减员增效

在皮带机实施无人值守后，可以转岗所有皮带司机，每条皮带机4个司机，3班制，共节约人力28个，在减员增效方面产生的人力成本节约将非常可观。

3 结语

在皮带机集中控制系统改造后，经过半年的实际运行检验，改造后的系统在稳定性、可靠性方面，都得到了充分验证。对比以往数据，使用率大幅提高，故障率大大降低，在节能降耗、人力成本控制方面更是有突出表现，完全达到了设计效果与预期。