基于本安PLC的矿用运输监控分站.pdf

煤矿 现代化 2 0 1 0 年第3 期 总第9 6 期 基于本安 P L C的矿用运输监控分站 沈大力 ， 沈之柱 安徽理工 大学，安徽 淮南2 3 2 1 摘要本文介绍 了一种基 于矿用本安型可编程控制器 的运 输监控分站 ， 该 运输监控分站具有极 强的 抗 干扰 能力， 功能更加完善， 性 能更加稳定 可靠 。 关键词 矿用 ； 本安型可编程控制器 ；监控分站 中图分类号 T MI 文献标 志码 B 文章 编号 1 0 0 9 0 7 9 7 2 0 1 0 0 3 0 0 7 7 0 2 1 概述 3 保护功 能 l J 4 0 3 ～ F矿用隔爆 兼本安型监控 分站 ， 以矿用本安型 P L C 为控制核心 ， 集先进 的电子技术 、 P L C技 术 、 自动化技术 、 通 讯 技术 、 抗干扰技术于一体 的新一代矿用监控分站 。该监控分 站 适用于煤矿井下有 瓦斯和煤尘爆炸 的危险环境或 地面严酷 环 境 ， 也可作为冶金矿山 、 露天煤矿、 港口码头、 选煤厂、 发电厂 等恶劣环境中的皮带运输机的综合保护，替代现有的各种皮 带机综合保护装置 。该 控制器不仅 可以完成单机设 备控制 的 自动化 ， 还可 以以组 网的形式组成 系统 ， 实现分 布分级式远 程 监控和管理。 2 主要特点 1 可靠性 高。以本安型 P L C为处理器 、 具有极强 的抗 干 扰能力与极高 的可靠性 ， 有力保 障控制 系统 工作稳定可靠 ， 在 电磁干扰 比较苛刻的环境中使用有明显的优势。 2 文本显示 。汉 字液 晶屏 ， 被控设备 的工况状态 、 故障位 置与故障性质等信息都能采用汉字、 符号或图表的形式显示 ， 信息直观， 操作方便。 3 强大的通讯能力。通讯接 口硬件电路采用了特有的专 利技术 ， 通 讯距离远 、 抗干扰 能力强 ， 稳定 性好 、 兼容 性强 ， 能 很方便的组成多级 远程通讯 网络。 4 多种运行方式。该控制器具有单台、 集控 、 检修 、 点动 四种运行方式 ， 适应各种情况使用 。 5 信息共享。一“ 系统” 中控制器的信息相互之间可以共 享， 在每台控制器的界面上能显示其他各台综保的故障状况、 运行方式 、 运行状态等信息 。 6 参数现 场设 置。皮带 台号 、 皮带 停车延 时时间等参数 可 以根据实际情况进行 现场设 置 ， 真实有效 。 7 故 障手动复位 。皮带 发生故障 时 ， 即使现 场发生 的故 障排 除 ， 还 需手动 复位才能起 车 ， 否则起 车无效 ， 以免 误起 车 发生事故 ， 保 障生产安全 。 8 系统参 数设置需 密码进 入 ， 避 免人 为随意更 改 ， 具 有 高保密性。 9 故障信息保 留。发生过的故障信息 ， 在故障排除后仍 然能够查询 ， 直到手动复位才消除 ， 便 于寻找故 障原因。 1 0 手动洒水功能。在没有发生超温 、 冒烟等故障情况 下 ， 也 可以启动电磁 阀进行手动洒 水降温 消尘 ， 而且洒水时 间 可 以设定 ， 洒水也可 以随时取消 。 1 1 双 电机驱动。能适应双电机拖动的皮带。 1 2 给煤机连锁启动。皮带机运行后， 能控制给煤机连锁 启动 。 1 打滑保 护。若运行速度均 在 5 0 ％～ 7 0 ％V ] v a 额定带 速口或输送带速小于等于 5 0 ％V a 或速度大于等于 1 1 0 ％V a ， 经过 5～1 0 秒的延时， 自动切断皮带机电源 ， 使皮带机停转 ， 实现速度保护 。 2 跑偏保护。采用跑偏传感器用于皮带运输跑偏监测和 保护。 3 堆煤保护。通过煤位传感器对煤仓或煤漏斗的煤位情 况进行监控， 在满仓或机头堆煤时能 自动切断皮带机的电源， 实现满煤保护。 4 急停保护。皮带沿线装有拉线急停开关， 用于故障紧 急停车保护。 5 撕裂保护。采用撕裂传感器安装在皮带下方 ， 当皮带 发生纵向撕裂故障时， 煤落在传感器上面， 传感器动作， 控制 器切断皮带机电源， 使皮带机停转。 6 超温保护。采用温度传感器对皮带机的轴承温度或 其 它部 件温度或周 围环境温度进行 监控 ，当监 视点温度超过设 定 值时 ， 本控 制器能 自动切断皮 带机 电源 ， 实现超 温保护 ， 同 时启 动洒 水装 置进行 降温。 7 冒烟保护。当烟雾传感器检测到皮带或煤有烟雾产生 时 ， 控制器实现停车保护并启 动洒 水灭尘装 置。 8 自动灭尘灭 火洒 水。 当皮带 出现超温或 冒烟 时 ， 可控 制电磁阀开启 实现 自动洒水灭尘灭火 。 4结构设计 该分站 的控 制核心为本安 型 P L C ，用 于开关量 的数据 采 集 、 频率量的数据采集， 继电器输出控制， 语音报警 、 远程网络 通讯 等。本安型模 块化 P L C由 C P U模块 、 开关量输入模块 、 开 关量 输出模块 、 通讯模块 、 语音模块等功能模块组成 。 该分站 的面板上安装 一个文本 显示器 ，画 面为 1 2 8 6 4 点阵， 带背景光 S T N液晶显示 ， 可显示 1 6个英文字符 4行 或 8 个汉字 4行； 9只薄膜按键。设备的运行状态 、 故障类型 与位置、 参数设置等信息都通过该液晶屏实现汉字显示 ， 操作 人员能较直观了解被控设备在运行时的工作状态。薄膜按键 用于对被 控设 备的控制及参数设定 。 控制器结构原理框 图如图 1 所示 。控 制核心 由矿用本 安 型可编程控制器组成 。 外部本 安型开关 量输入 、 开关 量输 出 、 频率量输 入 、 远 程 通讯与其他信号通过接线端子连接于 P L C模块 ；文本显示器 通过文本连接模块连接于P L C模块。 扬声器连接于语音模块。 P L C模块、文本显示器与外部传感器需要的本安电压通过隔 77 煤矿 现代化 2 0 1 0 年第3 期 总第9 6 期 立井井筒渗漏、 井壁加固施工方法研究 郑常清 山西晋城煤业集团长平公司 。 山西 晋城8 0 0 6 摘要长平主立井是长平矿井的主要提煤井筒， 但井筒井壁质量存在严重缺陷， 主要表现为 井筒渗 漏、 井壁开裂。为保证井筒长期安全服务于矿井生产， 制定比较合理的井壁加固和控制渗漏施工方法尤为重 要。 关键词井筒； 渗漏； 控制 中图分类号 T D 3 5 2 文献标 志码 B 文章编号 l 0 0 9 0 7 9 7 2 0 1 0 0 3 0 0 7 8 0 2 l 概 况 长平矿井是一座年产 6 1 0 万 t 的新型的现代化矿井 ， 而长 平主立井是长平矿 井的主要提 煤井筒 ； 井 深 2 7 0 m， 井筒 净直 径4 ． 8 m， 混凝土井壁。 长平主立井由于建井过程带水作业， 井壁质量存在缺陷， 出现了较严重的井壁渗漏问题， 为此长平矿曾委托有关单位对 主井渗漏问题进行了注浆处理，当时将渗漏水量降至 3 m ／h 左右 。但正式投入运营 以来 ，主井井筒又 出现 了井壁渗 漏问 题。根据建井揭露的资料 ， 主井壁后揭露的主要含水层段 大致 分 布 于 7 0 m 一7 5 m、 1 4 5 m 一1 5 0 m、 2 1 0 m ～ 2 2 0 m 及 2 4 0 m ～ 2 5 0 m等四个深度部位 ， 岩性主要为石英砂岩和粉砂岩 。井筒 总渗漏量在 7 m 3 ／h左右。井筒内出现井壁开裂、 局部剥离脱 落现象， 开裂部混凝土显现明显的腐蚀化特征。 井筒渗漏和井壁开裂给主井的安全运行带来了较多的安 全隐患。为解决井简渗漏、 保证井筒运行安全， 确保井简能长 期服务于矿井生产 ，我们根据实际情况对主井井简进行了井 壁加固修复施工， 然后进行壁后注浆的施工方案。 2 井简加固与井筒渗漏注浆治理方案 井筒加固采用 2 0 b 槽钢制作成井圈套在井筒内壁上， 在 井圈与井壁之间的空间采用混凝土套壁。渗水治理采用化学 浆液对各出水段进行注浆．具体施工方法如下 2 ． 1 井壁加固方法 2 ． 1 ． 1 井壁加 固方案 井壁加固采用 2 0 19 槽钢做成井圈套在井壁内。井圈直径 4 7 mm， 每一个井圈分成 6节， 每节井圈在井壁上安装三根锚 杆固定，各节井圈之间通过联接装置用螺丝将 6节井圈组成 一 个大井圈。井壁与井圈之间用混凝土进行套壁。 2 ． 1 ． 2井壁 破 坏段 修 复加 固 加 固修复破裂井壁采用挂钢圈加 固方式 ，然后在井圈与 井壁之间用 C 5 0 混凝土填允。 2 ． 1 ． 3井圈施 工技术 1 工作盘到位后， 用风镐和钎杆剔除井筒内破坏段的混 凝土后， 采用自下而上的顺序架设井圈。 2 由测量人员用水平管找出井筒内坐底圈底面的同一 水平面 ， 并用红漆均匀标记 1 8个水平点 。 3 将托架依标记点固定在井壁上， 每节井圈上安装三个 托架。 架设时把第一道井圈架设在托架上， 每节井圈采用对接 形式， 每节井圈之间用 4根 M 2 0 5 0 ra m螺栓将井圈连板与井 圈槽钢连接牢固。 架设井圈平整度 2 0 ram。 。 井圈水平架设， 斜 度小于 5 ‰； 井圈调平后， 在每节井圈上按井圈上的锚杆位置 打三个眼安装锚杆， 每节井圈固定井圈的锚杆沿周圈均布， 锚 杆规格为 2 01 6 0 0 m m的左旋无纵筋螺纹锚杆 ，锚固剂为 K 2 3／3 5树脂锚固剂一支， Z 2 3 ／6 0树脂锚固剂一支。安装时 K 2 3 ／3 5 树脂锚固剂在钻孔底部、 Z 2 3 ／6 0树脂锚固剂在钻孔 口部， 孔内填入锚固剂， 装上锚杆， 再用锚帽拧紧。安装锚杆锚 固力不小于 2 ．5 t ； 锚杆安装外露长度 1 2 0 ram。安装锚杆用风 钻造孔， 孔深 1 6 0 0 m m， 打眼直径 3 2 m m。 安装井圈时， 在锚杆上 套上直径 4 2 m m， 长度 5 0 mm的套管， 使其起到定位井圈的 作用 。 4 坐底圈托架之上用 3根 由1 6钢筋和3 ra m厚的钢板将 开关 开关 频率 远程 量输 量输 入 出 I l T __ ___ 文本 l l I l一 扬 显示 接线端子 器 f f f f 器 1 - ● ● ● b 图 圆 圈 j藩 ． 本安 P L C 本安腔 卞 J 本 安 电 源 、功 率 继 电 器 输 出 、非 安 开 关 量 输 入 J 隔 爆 腔 7 8 图 1 控制器结构原理框 图 爆腔的本安电源供给，本安输出信号通过控制隔爆腔的大功 率继电器去控制非安的被控设备，非安型开关量输入通过光 耦隔离给本安型输入接口。 5 结束语 该运输监控分站性能稳定可靠，兼容现有的多种皮带机 综合保护装置， 可以直接替代原有的皮带机综合保护装置。本 分站已在多个煤矿投入运行，通过强大的网络功能实现井下 皮带机无人值守， 确保安全生产， 提高效率， 深受用户好评。 作者简介 沈大力 1 9 7 8～ ， 男， 安徽理工大学工程硕士研究生， 研 究方 向 选矿机械及 自动化。 收稿日期 2 0 0 9 1 2 2 9