煤矿井下皮带地面集中控制系统.doc

煤矿井下皮带地面集中控制系统 设 计 方 案 -1- 煤矿井下皮带地面集中控制系统 一、总则 本方案是针对煤矿井下主煤流运输及工业电视监视系统技术要求,并充分考虑其先进性、安全性、可靠性及安装、使用和维护的方便而设计。 （一）设计依据 （1）设计方案根据矿方提出技术要求作出。 （2）系统设备符合矿生产环境条件，并符合煤矿安全规程有关要求。控制系统中相关设备具有国家煤矿质量“MA”标志和煤矿防爆“EX”标志。 （二）设计原则 （1）控制系统由地面控制中心，井上、下监控分站和工业电视监视组成。 （2）解决就地控制存在的事故隐患，减少各设备之间相互脱节、无法充分发挥效率的缺点。实现就地无人操作，仅设巡检人员。 （3）本系统采用分布式控制（DCS系统），结构合理，信息共享，实现提高指挥效率和生产率，达到减人提效的目的。 （4）实现井下皮带机、给煤机和煤仓煤位的控制信号及工业电视监视信号全部由光纤传输。 （5）充分满足现场运行和检修要求。 （6）保证整个系统运行可靠、故障率低、维护方便和修改灵活。 （7）系统具有灵活和可靠的控制功能，简单实用，易于掌握，人机界面友好。 （8）系统具有自诊断功能，报警时可以语音、图像显示等功能实现。 （9）系统具有实时数据采集、处理及多种显示功能。 （10）系统结构合理，便于系统的扩展。 （三）达到的技术水平和实现的目标 （1）实现地面集中控制、可视化和语音通话三位一体的自动化控制系统体系。 （2）立足于高起点、高技术和高质量，将计算机控制系统和工业电视相结合，实现以“地面控制为主，井下监控为辅”的控制模式，保证井下主煤流运输系统的连续性和可靠性。 （3）系统技术达到国内领先水平。提高开机率和管理水平，减少操作人员和工人的劳动强度，为今后矿井生产综合自动化打下良好基础。 （4）实现地面对井下主煤流胶带机运输的长距离、多点位信息传输和集中监测监控。具有在线监测、分析及完善的保护和报警功能。 （5）地面控制中心计算机可以对系统的生产管理、事故跟踪与处理、打印各种运转日志报表。 （6）实现在地面控制中心对井下所有控制分站远程编程。 （7）利用现有保护传感器，增加、更换必要的传感器，实现胶带机及相关设施的集中控制。 （8）通俗易懂的梯形图编程语言，现场技术人员可在最短的时间内掌握编程技术。 （9）采用国际流行的组态软件，动态画面美观，修改灵活，数据保存时间长。历史数据可以长期保存（35年）。 （10）集控室管理人员可通过汉字显示操作屏操作。实现皮带机巷道沿线语音广播通话。 （11）井下主煤流运输系统主要数据经过授权可以通过INTERNET网络，在集团公司和煤矿浏览。 （12）与工业电视相结合，有机的完成可视化管理的先进理念。 （四）承诺 （1）系统技术达到国内领先水平。 （2）实现井下皮带运输机的地面远程集中控制、可视化和语音通话。 （3）保证系统安全可靠运行。最终实现矿提出的各项技术指标和要求。 （4）免费培训现场工程技术人员，最终达到基本掌握系统硬件的组成和基本原理，熟练掌握PLC语言的编程，掌握组态软件的基本使用。 （5）当系统出现故障时，技术人员可在24小时内到达现场。 （6）对矿提供优质的售后服务。 二、系统概述 目前，矿井下现有的各条胶带机已经实现集中控制。根据现场实际使用要求，达到安全可靠运行以及减人提效目的。由中国矿业大学信电学院采用现场总线技术，通过集中控制和工业电视相结合，对井下新增加的二采区胶带机和煤仓煤位等相关设施进行监控监测。 三、系统结构 针对矿井下主煤流运输生产系统的特点，按照以“井上集中监控为主，井下多点监测为辅”的原则，提出以下设计方案。 （一）控制设备 根据现场实际分布情况，采用的集控系统结构原理图，如图1所示。利用光纤、电缆组成混合现场总线，实现对矿井下主煤流运输系统及工业电视。 监测监控系统主要由地面监控中心，传输线路，井下控制分站和给煤机、煤仓煤位、保护传感器信号等构成。 （二）控制系统组成 主煤流运输皮带地面集中控制系统结构如图3所示。主要由四部分组成 （1）地面控制中心 地面控制中心设置在集控室，主要通过计算机和工业电视对胶带运输机监视和集中控制。主要设备和设施包括工业控制计算机、21显示器、网络通信、不间断电源和工业电视等。 （2）远距离通讯传输系统 工业现场总线由光纤、双绞线、集线器和网络连接器等组成。 （3）井下控制及信号采集装置 井下控制及信号采集装置由两部分组成，KJD15矿用隔爆兼本安胶带机自动控制装置。该装置控制核心部分采用德国西门子公司生产的 S7-300 可编程控制器，其他主要元件均采用进口元件。井下现场部分还包括电气控制箱，外围保护、监测装置等相关设施。 KJD15胶带机控制装置结合相应配套的传感器、控制器、网络组件等完成对胶带机和给煤机的就地、远程控制。 图 KJD15控制装置 （4）保护和检测装置 ① 堆煤保护 ② 低速打滑保护 ③ 跑偏保护 ④ 烟雾保护 ⑤ 超温洒水保护 ⑥煤位连续测量 ⑦电流和电压 （5）工业电视 本系统主要由工业摄像设备、控制设备、显示设备、传输设备、光缆等组成。主要包括摄像机、监视器、转换器、光纤和控制器等。工业摄像设备采用低照度低噪声KD6002矿用本安型光纤摄象仪。 四、控制系统主要功能与特点 （一）地面控制中心 1. 冗余功能 地面控制中心采用主、从计算机实现双机热备用，当其中一台计算机出现故障时，可自动切换到另一台计算机，以防止数据丢失或控制失控。 2. 系统容量 系统输入/输出点位能够满足可采集2000个以上的监控点；巡检周期符合行业规定（0.3Vs时，该接点闭合； 设定的额定带速0.8～6m/s。 3．跑偏保护 触点容量 DC220V，5A； 探杆动作转动最大角度大于70； 双向转动触点动作时探杆转动角度25（一级），40（二级）。 4．烟雾保护 供电电源 本安电源ＤＣ12.5～18Ｖ 检测灵敏度 Ⅲ级（烟雾浓度0.1mg/m3响应时间60S） 5．超温洒水保护（温度检测） 测量范围-5℃～45℃； 测量精度1.0℃工作环境； 相对湿度≤95％ 。 6．煤位连续测量（雷达料位计） 量程035m； 输出信号420mA； 精度等级10mm； 线性渡好于0.05； 测量分辨率1mm； 频率6.3GHz。 7．电流和电压 电流 输入信号AC660/380/220/127/100V； 输出信号电流4～20mA,最大负载330Ω； 测量精度1级。 电压 输入信号AC0～5A电流互感器二次侧电流； 输出信号电流4～20mA，最大负载330Ω； 测量精度1级。 六、系统安全性 1. 完善胶带机及相关设备的保护。采用性能可靠、动作灵敏、故障率低的控制保护装置，如胶带机自动控制装置核心部分采用可编程控制器（PLC）。 2. 设备出线口满足安全规程要求，芯线接续简便、牢固。 3. 传感器采用本质安全型或矿用隔爆型。 4. 当接触器接点粘连需停胶带而无法停止时，切断上一级开关。 5. 就地控制装置设立闭锁开关，便于故障检查、处理时实现闭锁。 6. 在远程控制方式下设立传输故障保护，实现自动停机，防止失控。 7. 设备选型符合矿煤矿安全规程要求，具有防潮、防尘、防震和抗干扰性能。 8. 因故障查找或处理故障原因，需临时启动胶带时，能将不必要的保护信号临时屏蔽，一切正常后恢复。 七、技术服务与技术支持 1. 系统设计与集成由中国矿业大学和矿共同完成。现场安装与调试尽可能不影响生产。 2. 各煤矿组织人员协助系统安装、调试。在设计过程中，我们欢迎需方参与技术设计，保证设计联络的畅通。 3．提供现场安装与调试的技术支持，提供完整的技术资料（主要包括系统电气原理图、设计方案报告、接线图、技术说明书、使用说明书）。 4. 并负责技术培训，使现场人员达到独立完成系统硬件及软件的修改和维护。 5. 提供系统移交生产后1年内的免费维修，并对故障进行技术处理。 6. 提供系统终身技术支持。 7．提供日常维护所需工具、仪器仪表，并提供系统详细的备品备件清单。 8. 当系统出现故障，技术人员可在24小时内到达现场。 -12-