带式输送机集中控制系统的改造及应用

张亚珉

（山西汾河焦煤股份有限公司回坡底煤矿，山西 临汾 031400）

1 带式输送机集中控制系统结构原理及功能

1.1 系统结构原理

建立地面集控中心，负责皮带运输系统现场设备远程控制和自动控制，采集、查询存储工作状态，同时系统地分析工作现场运行数据、曲线数据、事件信息、记录操作、故障报警等设备运行情况，并进行视频图像监控。2 台控制主机设置于皮带工区集控室，采用双机热备，确保监控系统稳定运行。上位机显示的皮带机信息图，采用多层次的显示方式，分别显示保护状态、运行状态、故障记录等信息。上位机监视器图形组态画面采用平面效果工况图。矿用隔爆网络摄像仪使用高清晰、高照度、彩色和红外一体机。视频信号采用网络交换机进行数据交换，通过单模多芯光缆传输至地面皮带控制室。结合图像监视功能，在皮带机机头、机尾和卸载点安装矿用隔爆网络摄像仪，共计10台。在皮带调度室设置屏幕显示，采用液晶显示屏画面组合形式，显示视频图像[1]，系统组成如图1 所示。

图1 井下皮带运输集中控制网络系统

1.2 系统的上位机功能

1）管理功能：系统自动生成胶带运输机控制流程，实现清晰图像和人机界面实时显示，同时根据操作人员习惯，直观生动形象地以图像反映现场流程和实时数据。具备运行报警、历史数据、曲线的存储及查询功能。

2）监控功能：图形和菜单以画面形式体现，控制室操作人员监视各个设备的运行情况和多项控制，如单台皮带控制、煤流控制、皮带保护故障屏蔽和解除、紧急停止皮带机运行等。

3）通信功能：通过数据器件和集控中心，运用通讯协议，对工作现场实现通信控制。通过局域网实现生产和运输数据共享[2]。

4）显示功能：显示整个系统的胶带运行情况，每台电机运行情况，每台电机电流、电压值、故障报警值以及电机电气参数（速度、电流、温度等）。

5）画面功能：显示检测到的实时数据，拟设计图形，以不同颜色表示设备的运行、停止和故障状态；以柱状图分散显示检测电气参数、电机电流参数、运行速度、轴承温度数据等变化趋势；设定值、实时检测值、故障信号等参数生产环节实时数据监控画面。故障设备信息、类型、时间实时记录；系统设定了访问控制权限，操作人员输入登陆密码授权操作控制设备，根据操作权限，设定各项设备的参数、设定值修改和控制方式，对设备进行起停控制，保证系统的安全运行。

2 系统网络设备组成

采用工业以太网结构，根据皮带运输系统的实际情况建立工业千兆以太环网。采用数据、语音、视频三网合一的形式完成主皮带运输系统的地面集控室集中控制。按结构划分为管理层、控制层和设备层。集中控制室远程控制系统包括三个部分，分别为数据处理部分、视频处理部分及语音处理部分。控制器具备数据通信接口，可通过简单转换直接接入井下工业以太环网，提供标准的OPC 协议。

1）升级网络规模。大量部署安全设备在网络中，管理者在管理设备与分析策略时，常有设备无法得到统一管理、策略配置无法集中、实时流量和运行日志无法及时得到分析、权限分散、无法集中等问题，只能对单个设备的管理设备日志来逐个进行分析；常规的网管软件可实现设备网络级的管理，无法对运行安全数据进行分析，网络中的安全状况无法及时准确地了解，更无法实现对网络的统一管理。Moxa 的MXview网络管理软件是为了管理工业级网络中的Moxa 网络设备而设计的。软件的应用，可以对网络中所有设备进行实时设置、监视及问题处理。MXview提供整合式管理平台，自动侦测安装于网络的SNMP/IP、Moxa 网络设备，纳入的网络组件可实时通过计算机图像化显示的拓扑实现管理远程。

2）KJJ132 隔爆兼网络交换机采用符合工业以太网标准的井下以太网交换机，如图2 所示。安装2 个以太网端口的网余型管冗以太网交换机，支持TurboChain 与Turbo Ring 的RSTP/STP 和MSTP 网络冗余协议，实现骨干网络的安全可靠性。

图2 KJJ132 矿用隔爆以太网交换机

根据实际情况，需安装KBA127 矿用隔爆网络摄像仪10 套。具体位置：分别在皮带机头、皮带机尾、中间转载和过桥部位；10 路工业电视图像信号通过光缆采用以太网传送；KBA127 隔爆网络摄像仪采用高清度、高照度、彩色、红外光源、18 倍变焦摄像仪。

3 系统安装

主控制器和KDW101 型电源箱放置在皮带机头处，主控制器控制皮带机的开/停及状态显示，并提供启动前的语言报警。KDW101 本安电源用于系统和沿线的供电。距离主控制器100 m 处放置1 台KTC101-HA 组合扩音电话，主控制器沿线接口引出1 根100 m 的LCYVB-7 型矿用拉力电缆与其相连接，KTC101-HA 组合扩音电话后放置一台KHJ15/18-1（H），使用另1 根100 m 的LCYVB-5 型矿用拉力电缆相连接。机尾安装1 台KTC101-HAI 电话，用于接入跑偏和撕裂传感器。整条沿线末端，即KTC101-HAI 电话后，插上1 台KFD101 矿用本质安全型总线连接器，作为系统的结束。皮带机头安装跑偏、烟雾、堆煤、速度、温度、电流、洒水电磁阀、雷达料位计等，机尾安装跑偏和撕裂传感器。井下101 控制器离井下KJJ132 隔爆兼网络交换机距离超过800 m，通过两芯光纤及光电转换模块连接通讯。井下101 控制器到KJJ132 隔爆兼网络交换机距离小于800 m，用485 通信线通过485 转网模块与交换机连接，将数据上传调度室，实现远程控制。地面101 控制器用485通信线通过485 转网模块与KJJ132 隔爆兼网络交换机连接，将数据上传调度室，实现远程控制。在皮带沿线铺设光纤，在机头、机尾、卸载点、落煤点等关键位置安装高清摄像头，实现远程视频监控。

4 应用效果

通过IE 管理本局域网络，建立皮带集中控制系统的环网链路。皮带机的KJJ132 隔爆兼网络交换机的链接，构成以太网环网，搜索定位网络设备及收集拓扑信息绘出拓扑结构图，显示整个带式输送机的物理连接信息。记录符合预设条件的设备信息，主界面显示实时带式输送机运行状态，而触发该事件的设备的运行状况以不同颜色显示。实现远程对带式输送机的软起动皮带运输机控制，实现皮带机多电机驱动时输出功率平衡，实现启动、停止、紧急停车、馈电开关信号、就地/远程切换复位报警功能，升级后降低了皮带机系统的检修量，解决了人员紧缺问题，原配备9 人，改造后现配备巡检人员3 名，集控室值班员1名，减少人员5 名，年节约人工成本50 余万元；年节约电费58 万元，降低了煤矿的运营成本。

5 结语

通过对山西某矿带式输送机相关设备升级选型进行数据收集、工业环网数据传输，集成远程管理层上位机、以太网通信、组成软件，实现了带式输送机远程控制和检测，取得了提升开机率，降低带式输送机故障率，减少巡检和维修人员的优化效果。还可以实现各类信息集成和信息互通，为煤矿实现智慧矿山创造了有利条件和优良经济性效果。