课程六KTC101系统组成、功能及应用.doc

课程六 系统组成、功能及应用 一、 课程概述 本课程主要从煤矿现场的需求讲起，引出我们系统的功能、基本组成和操作。详细介绍工作面及皮带的安装方式。 二、 课程内容 1、现场需求 工作面需求 由于采煤工作面属于煤矿生产第一线，设备比较多、控制方式复杂。需要一套系统可以解决以下问题 ●集中控制，将所有设备的控制集中到一处便于操作。 ●分布控制，生产或检修过程中可以在设备旁进行控制，便于观察。 ●起车预警，工作面人员比较密集，启动设备让所有人员都能知道，及时闪避。 ●沿线急停闭锁，工作面里不需要所有地方都能起车，但必须能够停车，并且一旦闭锁任何地方都不能再启动了。 ●联锁停车，为防止出现堆煤，某设备停车后它的上设备要自动停车。 ●多电机驱动，实现间隔启动 ●语音通话 皮带需求 除工作面的所有需求外还必须实现拉线急停和皮带保护检测 2. 系统组成 控制器控制显示中心 电源箱系统供电 电话 闭锁开关 电缆 终端 输入输出 保护（传感器） 特殊产品 3.系统功能 3.1. 对设备状态的检测及显示功能 用于控制工作面时，一套KTC101系统可控制破碎机、转载机、前部运输机、后部运输机、4台乳化泵、4台清水泵和2个单点（备用），以及4条顺槽皮带。 用于控制皮带时，一套KTC101系统可控制的设备有最多可控制八条皮带。 3.2. 对设备状态的检测及显示功能 KTC101系统对设备的状态检测功能包括 对设备的启停状态的检测。 对胶带机的烟雾、堆煤、纵撕、跑偏、环境温度、速度、超温洒水、工作电流的检测。 对煤仓煤位、胶带张力、轴温、油温、滚筒温度、电机绕组温度的检测。 对瓦斯浓度、一氧化碳浓度的检测。 对沿线状态的检测（沿线电话台数、闭锁状态、闭锁位置、查询线状态、闭锁线状态等）。 KTC101系统对以上设备状态检测后，在主控制器的10.4吋大屏幕彩色液晶平板显示器上显示出来。（以图形、动画和汉字的形式显示设备的启停状态和各种保护传感器的动作情况，并以不同的颜色表示） 3.3. 沿线闭锁 沿线闭锁功能是工作面区域和运输区域所要求的基本功能之一。我们的沿线闭锁功能是通过按下沿线的组合扩音电话或组合急停闭锁开关上的闭锁按钮来实现的。当闭锁按钮按下后，只要不拔起来，设备将无法启动，这被称为“闭锁”。 3.4. 拉线急停功能 拉线急停功能是运输区域皮带沿线所要求的基本功能。我们的拉线急停功能是通过沿线带有拉线急停功能的组合扩音电话和带有拉线急停功能的组合急停闭锁开关来实现的。 皮带沿线我们的标准配置是每100米有一个急停点，每200米一个通话点，来实现皮带沿线的拉线急停、闭锁、通话功能。 拉线急停功能的实现原理在后面会详细介绍，在此不再赘述。 3.5. 半双工方式的扩音通话 语音通讯功能是煤矿现场所要求的另一个基本功能。我们的系统采用的是半双工通信的方式，声强达到107分贝，清晰度高。系统通话功能的使用方法及工作原理后面会详细介绍，在此不再赘述。 3.6. 完善的语言报警提示功能 对设备的启停、沿线闭锁、传感器故障、传感器保护等都有完善的语音报警功能，提示设备当时的状态。 3.7. 设备启/停时间及开机率统计 能够自动记录设备启停时间，自动计算开机率。 3.8. 故障自诊断显示功能 系统能够自动检测故障位置并显示在显示屏上，方便现场人员处理问题。 3.9. 灵活的参数设置功能 通过主控制器的参数设置功能，进行参数设置和调整，根据现场的控制逻辑要求进行简单的参数设置就可实现不同的控制逻辑。参数设置不需要另外编程，也不需要另外传程序，通过简单的培训就可掌握参数设置及调整的操作方法。后面会详细介绍如何进行参数设置和调整，在此不再赘述。 3.10. 多机控制 系统用于控制皮带时每套最多可以控制八条皮带；如果用于工作面时可控制工作面的破碎机、转载机、前部运输机、后部运输机、四台乳化泵、四台清水泵和两个单点，另外还可控制四条顺槽皮带。 3.11. 系统单沿线无中继能达4千米 系统一条沿线无中继能达4千米，是目前世界上同类产品中最长的通信距离。每套控制系统可带两条沿线，所以一台控制器无中继的控制距离能达到8千米。 3.12. 多机级联 多台控制器之间，不需要再单独铺设通信电缆，通过系统自身沿线所带的通信电缆就可彼此之间的数据通信和信息交换。大大降低了多机级联系统的安装及维护费用。 多机级联的通信由于受到数据传输速率的限制，建议级联级数不要超过三级，否则可能造成数据通信延时过长，通信质量差，甚至通信中断。 3.13. 集中加分布式的控制 系统的控制方式为集中加分布式的控制方式，可根据现场的控制需求进行选择用什么样的控制方式。如果被控设备的开关在主控制器附近，可采用集中控制的方式，将开关的控制线集中的接到主控制器内，进行集中控制，比如工作面的设备开关一般都集中放置在设备列车上，我们一般将控制器放置在设备列车上，将控制线直接接到控制器内，进行集中控制；如果被控设备的开关分布比较分散，我们一般采用分布式的控制方式，在沿线需要接输出控制或输入检测的地方串接一系列输入输出（下位机）来实现对沿线分布式数据的采集和控制。比如用一套控制器来控制多条皮带的情况，我们就是采用集中加分布式的控制方式，在沿线串接一系列的下位机，用于沿线的信号采集和控制。 3.14. 输入输出 主控制器可提供20路开关量输出，24路开关量或模拟量输入（加IN模块可再扩展24路开关量或模拟量输入），沿线最多可接30台输入输出（但每条沿线最多可接15台下位机），可扩展120路开关量输出和120开关量或模拟量输入。 3.15. 插头、插座式的电缆及接插件，采用U型销快速连接 系统沿线设备我们采用专用的矿用通信拉力电缆，将沿线设备连接起来，接插件采用专利技术并镀金处理，接插件外壳为精铸不锈钢，插头、插座采用“U”型销快速连接，密封等级达到IP67。安装方便快捷。 3.16. 远程通信及联网 通过一台控制器就可以将级联的几台控制器所控制和检测的设备的工作状态和参数通过光缆或井下环网传输给井上工业控制计算机，在井上工控机上来显示和控制。 4. 操作及使用 主控制器主画面的介绍 1 皮带显示画面 图2-1 用于控制皮带的KTC101系统上电后，画面显示的内容如图2-1所示，画面显示分成七个区域 1为工作方式选择区 共有四种工作方式（集控、就地、检修、点动），通过键盘上的“←”键或“→”键来选择工作方式，被选定的方式背景显示红色，如图2-2所示 图2-2 集控方式各设备之间的起停有一个联锁关系，即下一台设备不起车，上一台设备不能起车，下一台设备停车时，上一设备也会联锁停车，并提示“下设备停车”。这里所谓的上下设备是指的煤流的方向。在每一设备的参数设定“联锁的下设备号”中都可设定本设备与哪一台设备联锁。例如3皮带的联锁下设备为2皮带，2皮带的联锁下设备是1皮带，若2皮带不启动，则3皮带不能启动，若1皮带停车，则2皮带和3皮带会联锁停车，并提示“下设备停车”。 集控方式的键盘按键定义如下 “1”号键 1皮带启动、停机复用键。 “2”号键 2皮带启动、停机复用键。 “3”号键 3皮带启动、停机复用键。 “4”号键 4皮带启动、停机复用键。 “5”号键 5皮带启动、停机复用键。 “6”号键 6皮带启动、停机复用键。 “7”号键 7皮带启动、停机复用键。 “8”号键 8皮带启动、停机复用键。 “9”号键 18皮带联锁顺序启动。 “0”号键 18皮带联锁顺序停车。 集控方式能够通过串口进行数据通信，实现工控机对设备进行远程控制启停操作及状态监控。 就地方式控制逻辑与集控方式基本相同，设备之间存在联锁关系，键盘按键定义与集控方式完全相同。就地方式与集控方式的区别在于不能实现工控机对设备的远程启停操作，但通过数据通信可对设备状态进行监控。 检修方式是为了方便检修工人在检修时间检修设备时用的，该方式下设备之间的联锁关系被解除，例如联锁下设备不启动，上设备也可启动，下设备停机，上设备不会停机，设备之间的联锁关系被解除。在检修方式，不检测设备的启动就绪输入点的信号。键盘按键定义与集控方式、就地方式完全相同。检修方式不能实现工控机对设备的远程启停操作，但通过数据通信可对设备状态进行监控。 点动方式是为了点动所控制设备的单台电机的，一般在新安装调试时使用较多，可用于验证所接控制是否正确或检查所控制电机的正反转等。工作方式选为点动方式后，在“点动”二字之后显示选定的要点动的设备名称，表示可以对该设备的各个电机进行点动操作。若想改变被点动的设备，可以按“↑”键或“↓”键或“K”键或“Y”键进行切换，指到选中要点动的设备为止。 在点动方式下，键盘按键定义发生了变化，具体定义如下 按住“1”号键，是对所选设备的1电机进行点动，松手即停。 按住“2”号键，是对所选设备的2电机进行点动，松手即停。 按住“3”号键，是对所选设备的3电机进行点动，松手即停。 按住“4”号键，是对所选设备的4电机进行点动，松手即停。 按住“5”号键，是对所选设备的5电机进行点动，松手即停。 按住“6”号键，是对所选设备的6电机进行点动，松手即停。 点动方式不能实现工控机对设备的远程启停操作，但通过数据通信可对设备状态进行监控。 2为皮带状态图形显示区 在此区域有分成以下几部分来分别显示皮带系统的皮带、张紧、抱闸、软启动。 皮带图形显示如图2-3所示 图2-3 张紧显示如图2-4所示 图2-4 抱闸显示如图2-5所示 图2-5 软启动显示如图2-6所示 图2-6 3为皮带启停状态、开机率及运行时间统计显示区 图2-7 除了在皮带图形显示区以动画显示设备运行状态以外，在此显示区还以汉字的形式显示设备的起停状态，同时主机对设备的运行时间和开机率进行统计计算并实时显示，如图2-7所示。 另外在泵站及单点的设备状态显示栏中，显示了四台乳化泵、四台清水泵及两个单点的起停状态，绿色代表该泵运行，红色代表该泵停机。在参数设定完成后，图标上显示的字母为对应该设备的启/停键。如图2-8所示 图2-8 4为沿线状态图形显示区 图2-9 沿线的状态显示分为两种图形显示和汉字提示。如图2-9所示在CS1沿线安装了四台闭锁，图标上的数字表示闭锁台号，闭锁状态图标以不同的颜色显示，绿色代表该闭锁按钮没被按下，红色代表该闭锁按钮被按下，在末端显示了终端图形，其上的数字为终端电压，值为17.7V。 5为沿线状态文字显示区 图2-10 该区域以文字的形式显示了沿线的状态，沿线正常时会显示出电话台数，如图2-10所示，若沿线查询线或闭锁线故障会显示出故障位置“第XX台故障或线路断”“急停线断在XX台”。 6为中位机模块状态及系统时间和日期显示区 图2-11 如图2-11所示，该区域显示了系统日期、系统时间、中位机的运行状态。系统日期和时间可通过参数设定进行修改，中位机（CS、IO、SP、KEY、IN、COU）若有效在线则以绿色显示该中位机模块有效在线，若不在线则以红色显示该中位机模块不在线，中位机后的第一个数字表示该中位机复位的次数，第二个数字代表该中位机不在线的次数，CS模块后的第三个数字，代表终端不在线的次数，KEY模块后的第三个数字，代表上位机配置所有中位机模块的次数。如果设置下位机数量错时复位，且沿线下位机数量与配置数量不符时上位机会把所有中位机配置一次。某一中位机模块（CS、IO、IN）不在线且延时时间超过7.7S时，上位机会把中位机重新配置一次。 7为提示信息显示区 图2-12 在该提示信息显示区能够显示如下信息 ⑴传感器保护或故障的提示信息。 ⑵温度值、电流值、煤仓煤位等的提示信息。 ⑶张紧系统、抱闸系统、软启动系统、给煤机等的状态提示信息。 ⑷各种出错信息（包括操作出错的提示、设备无法启动的原因、停机原因等）。 该提示信息显示区将始终显示所有曾经出现过的信息，以方便操作人员能够始终了解以前的错误情况，直到操作人员按下“取消”键后，已经恢复正常的老信息才会被消除。 2 工作面显示画面 图2-13 工作面的画面显示，与皮带画面显示相似，区别在于图形显示区显示的设备不同，如图2-13所示。 4. 系统安装 4.1工作面沿线的安装 KTC101系统用于工作面时，沿线铺设现场最常见的有两种1、沿工作面内支架铺设，沿线电缆吊挂在液压支架内，一般将电话固定在液压支柱上；2、沿工作面内溜槽铺设，沿线电缆走运输机侧帮上的电缆槽，一般将电话固定在溜槽的侧帮上。 1）沿线工作面内支架铺设 下面对沿线沿工作面液压支架铺设时作如下说明，工作面内要求15米要有一个通话及闭锁点，即每15米（一般10台液压支架为15米）就要安装一台KTK101-1型组合扩音电话来实现通话及闭锁功能。两台电话之间一般配25米的拉力阻燃电缆，因为工作面随着开采进度向前推进的过程中是通过液压支架向前推进的，但液压支架是几台一块往前推进而不是所有的液压支架一起向前推进的，这就要求液压支架之间的电缆吊挂要有一定余量，否则在液压支架在向前移动时容易将沿线电缆拉断。 注意在铺设沿线的过程中要避免沿线电缆与动力电缆平行铺设，更不要让沿线电缆与动力电缆缠在一起，以避免当沿线绝缘性不好时，由于动力电缆的干扰影响系统的正常工作。 2）沿线沿工作面溜槽铺设 下面对沿线沿工作面溜槽铺设时作如下说明，工作面内要求15米要有一个通话及闭锁点，即每15米（一般10台液压支架为15米）就要安装一台KTK101-1型组合扩音电话来实现通话及闭锁功能。两台电话之间一般配16米的拉力阻燃电缆，电缆一般走溜槽侧帮的电缆槽。 注意在铺设沿线的过程中要避免沿线电缆与动力电缆平行铺设，更不要让沿线电缆与动力电缆缠在一起，以避免当沿线绝缘性不好时，由于动力电缆的干扰影响系统的正常工作。 4.2. 皮带沿线的安装 皮带沿线要求拉线急停、沿线闭锁、通话、预警功能，为保证功能的实现，对沿线的铺设及沿线设备的安装提出一些要求，具体如下。 皮带沿线一般要求每100米一个急停闭锁点，每200米一个通话点。沿线我们将KHJ15/18-1-H矿用本质安全型组合急停闭锁开关、KTK101-2-HA矿用本质安全型组合扩音电话间隔放置，用100米的七芯电缆串接起来，满足皮带沿线拉线急停、沿线闭锁、通话预警功能。有的矿习惯用拉钢丝绳实现拉线急停的功能，我们也生产了KHJ15/18-1-HB矿用本质安全型组合急停闭锁开关、KTK101-2-HAB矿用本质安全型组合扩音电话实现拉钢丝绳实现急停的功能。 4.3. 终端的安装 KFD101多功能终端用于KTC101系统控制沿线末端的数据监测及发送，在控制器显示屏上能够显示其位置，一端带有不锈钢插头，工作电流30mA，一般安装在控制沿线末端最后一台电话或下位机的不朽钢插座上。 在KFD101多功能终端插到控制沿线最后一台电话或下位机上之后，一定要用专用U型销固定，不可不加固定，也不可用铁丝代替U型销，这样都达不到密封IP67的要求，容易造成系统工作不稳定；防尘罩一定要盖好，防止连接处进水或进煤尘影响系统稳定性。 4.4 工作面典型安装 设备列车在运输巷道（皮带）侧 控制器及电源箱放置在设备列车上与开关配接，通过CS1沿线连接电缆到转载机机头放置一台KTC101-1-IC智能组合扩音电话，用于控制转载机和破碎机。 然后再连接电缆到运输机机头。在前部运输机头在串接一台KTK101-1-IC电话，用于控制前部运输机和后部运输机。然后沿线进工作面，在工作面里每15米安装一台KTK101-1电话，用25米电缆连接。一直串接到工作面机尾，在最后一台电话末端安装一台终端。 如果有一部顺槽皮带，通过CS2沿线连接。沿线将KHJ15/18-1-H矿用本质安全型组合急停闭锁开关、KTK101-2-HA矿用本质安全型组合扩音电话间隔放置，用100米的七芯电缆串接起来。沿线串接到皮带机头后安装一台KJS101-812的下位机，用于机头的控制和保护检测。 设备列车在回风巷道侧 设备列车如果在回风巷，系统就不能用CS2沿线控制皮带了。如何控制皮带呢，我们可以采用双系统。一套系统控制工作面，一套系统控制皮带。两套系统用KFD101-A智能终端耦合器连