水控系统方案 **胶带集控系统方案

**胶带集控系统方案 本方案设计过程中始终遵循系统应具备可靠性、先进性、稳定性、实用性原则，满足现代化矿井对安全生产调度的需要，最终为安全生产、调度指挥、科学管理提供可靠的手段。

1、 斜巷带式输送机集控系统技术现状 目前，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前煤矿企业对自动化的需要，胶带机集控系统与调度电话系统、工业电视系统一起，构成一个完整的操作、调度、监视网络，实现对整个井下运输系统的遥测、遥信、遥控。

全国自动化程度较高的煤矿把井下皮带集控、工业电视、泄漏通讯、选煤厂集中控制系统和管理信息系统（MIS）系统用网络综合集成，极大的提高了生产、安全管理水平，达到较高的应用深度。充分发挥现代煤矿生产装备的效能，为煤炭企业高产高效、减人提效、安全生产提供技术保障。

2、 工业以太环网技术 现场总线是现今使用最广泛的工业控制技术，但现场总线最大的问题是标准太多，煤矿需要的是建立统一、开放的网络，各个不同公司的监测监控设备均能够挂接在这个网络上传输，显然，如果使用现场总线，用作连接传感器的设备级网络还可以胜任，但作为数据传输的主干网络，则无论在传输速率上、传输距离和链路冗余等方面都 不能满足我们的需要，而且势必使得井下传输网络由一个互不兼容的多系统结构过渡到另一个互不兼容的多系统结构，这显然不符合煤矿建设现代化矿井、实现综合自动化的需要。

随着Internet的迅猛发展，以太网已成为事实上的工业标准，TCP/IP简单实用，为广大用户所接受。

以太网在技术、速度和价格等许多方面都有着其它网络无可比拟的优势，随着以太网性能的提高和解决以太网实时性问题的技术不断推出，将以太网应用于工业现场将是工业控制领域的必然选择。

目前，工业以太网在地面上已经有实际应用。国家煤矿安全监察局有关领导在新近举行的制定《煤矿安全监测监控系统安全条件》研讨会上提出，使用工业以太网作为井下的主干传输网络、现场总线作为连接传感器等现场设备的网络，应当是近期内矿井传输网络的研究重点和建设方向。可以预见、工业以太网将是未来矿井宽带通信网络建设的必然选择。

在以太网进军工控领域的过程中，各大现场总线组织都予以高度重视，并纷纷出台了自己的发展计划。所以我们认为工业以太网是矿井多媒体综合业务数字网络系统的最佳选择。

3、 核心设备选择 矿用隔爆兼本安型可编程控制器 现在用于工矿企业自动化控制的PLC产品主要有：西门子的S7-200和S7-300，施耐德的NEZA 和TWIDO系列，GE的90Micro、OCS、VersaMax系列，罗克韦尔的MicroLogix系列等。因德国西门子公司生产的 S7系列产品，以其产品众多，运行速度高、功能强、工作稳定可靠，一直被广大煤矿采用。

4、系统实施的必要性 胶带输送机和转载输送机已成为煤矿生产中非常重要的运输设备，它能否安全高效地运行，直接决定着矿井机电设备的开机率和产量，而老式的胶带传输方式，采用继电控制，每条皮带可以独立控制开停，系统分散，控制的灵活性差，且各皮带的配置差异较大，同时用人工操作，操作人员劳动强度大，运行效率低，且易引起操作失误，造成设备损坏，甚至人员伤亡，给矿上带来重大的损失。为此实现胶带输送机的集中控制就显得更加必要。

实现胶带输送机的安全效高效运行，不仅要有单部胶带输送机（设备）的独立控制分系统，更需要能够控制和协调指挥各分系统的主控机，对主煤流集中控制、地面调度监测监控等环节进行组网控制。这种以“地面控制为主，井下监控为辅”的控制模式是胶带输送机集中控制发展的重要方向。

随着计算机技术的飞速发展，各种胶带输送机保护传感器功能的不断完善，世界先进采煤国家利用计算机控制技术、网络技术、光纤通信技术和传感器技术，在地面实现对井下胶带输送机的远程集中控制，这种以“地面控制为主，井下监控为辅”的控制模式，取得了良好的经济效益和社会效益。

针对煤矿的特点，根据减员提效、可靠先进的设计原则，我公司研发的智能皮带机集中控制与监测系统是应用于矿山皮带运输自动化的高科技产品，本系统是以《煤矿安全规程》为依据，总结矿山运输过程中所出现的事故，本着安全性高、实用性强、具有先进性的特点而研制开发的新一代综合控制系统。

该系统为集化散型控制系统结构，用来实现多条胶带机（设备）的集中控制和监测，目前国内比较先进的皮带集控系统可以采用此模式，可实现包括顺／逆煤流程序控制和运输系统的优化控制。

该系统完成，形成一个完整的操作、调度、监视网络，实现对整个系统的控制、监测，可实现提高生产效率、降低事故率，减少故障处理时间、适当减少现场操作人员、提高经济效益。

5、系统设计原则及依据 1、设计方案根据丁家梁煤矿集中控制系统的技术要求而作出；

2、系统的开放性、可扩展性原则和方便管理、便于维护的原则。

4、产品设备确保集控系统的安全、可靠、先进、高效运转。

5、系统设备符合丁家梁煤矿井下生产现场条件，设计和所提供的装置符合以下最新版本标准和规范：
《煤矿安全规范》和《煤矿设计规范》 《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》 《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》 GBJ 115-87 工程设计规范 JB/T 5234-1991工业控制计算机系统验收大纲 JB/T96269-1999工业控制计算机系统安装环境条件 MT/T154.2-1996煤矿用电气设备产品型号编制方法和管理方法 GB4208-1993外壳防护等级 MT209-1990煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求 MT210-1990煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法 GB3836.1爆炸性气体环境用电气设备 6、项目主要内容 对丁家梁煤矿+440～+350m斜巷带式输送机集控系统含胶带机PLC控制系统、带式输送机保护装置和辅机控制系统等设备。

针对以上实际，做以下主要设计及配置：
隔爆兼本安型自动化控制保护装置1套和PLC站一台，用以实现胶带机及胶带机辅助设备的运行状态监测、胶带机保护及设备就地远程启停控制并将胶带机相关信息集中采集并上传至监控中心（胶带机保护通讯及控制系统可实现胶带机的保护、控制、沿线通话、故障检测、汉字显示及语言报警等功能。采用modbus或者TCP/IP通信，可以与外界计算机或其他采modbus或者TCP/IP通信方式的设备配接实现信息共享。）。

在主井驱动机房设置一台上位监控计算机。实时监测运行参数。各监控系统实时采集的生产工况参数，可以采用图形、报表的形式显示系统的实时工况。同时可以实时过程控制。分析采集的参数，由各系统自动完成过程控制，或由操作员操作控制。当设备故障或模拟量超限时，生产监测及管理网络同步显示故障设备名称。

7. 长胶带机驱动控制系统优化设计 图1为胶带输送机简单丄艺图，主要包括以下组成部分：胶带、带、驱动滚筒和减速机、托辊机架、张紧装置、驱动电动机和驱动装置、制动装置、控制及保护装置等，对于一般的物料输送系统，还应包括给料机、收尘器、溜槽、料库等 图1胶带输送机简单工艺图 8系统架构图 9系统方案配置 9.1、主控装置选型 控制系统核心部分采用德国西门子公司的S7-300系统控制平台硬件，配合监控软件系统，可在就地调度室操作控制。系统具有与矿井综合自动化系统的联网接口，保证数据信息可上传至矿调度中心。

S7-300平台是机架式模块化结构，由PLC机架、CPU＼电源模块、数字量I/O、模拟量输入及其他功能模块构成。根据系统控制、监测的信号量，再考虑到留有一定的裕量，系统CPU选用315-2DP 9.1．1系统配置 1. 控制主站系统及上位机系统 在主井驱动机房配电室内设PLC控制主站，系统由PLC控制柜、机架、CPU、存储器卡、电源模块、数字量I/O模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、通讯功能模块、UPS不间断电源等构成。另设一台上位机，一台打印机，操作台。

9.1.2 PLC系统采集及信号控制 完成对主电机、给煤机的控制，实时监控显示胶带机保护信号，并在接受到故障信号时加以识别及时发出相应的信号。

系统控制信号包括：CST系统起/停、急停、验带/慢动控制信号；
制动液压站的起/停控制信号；
给煤机的起/停控制信号；
液压拉紧装置控制信号。

系统状态信号包括：输送机运行状态参数显示；
输送机紧停信号；
输送机满速信号；

CST警告及故障信号；
制动液压站敞闸信号；
液压拉紧装置运行和故障信号，张力正常信号，允许启动信号；
断带抓捕装置运行信号；
井下煤仓的煤位信号（模拟量4~20mA）；
给煤机的运行和故障信号；
胶带机保护装置信号；
电机温度信号（模拟量4~20mA）。

带式输送机保护装置完成对带式输送机运输系统的实时监视，若有保护传感器动作，该系统应立即向上一级系统发出相对应信号，完成相应报警停车动作。可实现的保护功能包括：
a.跑偏保护：一级报警，二级自动停车。

b.纵撕保护：胶带机纵向撕裂时，自动停车。

c.堆煤保护：胶带机堆煤时，自动停车。

d.温度保护：胶带机主滚筒超温时，自动停车。

e.烟雾保护：胶带机产生烟雾时，自动停车。

f.速度保护：胶带机打滑时，自动停车。

g.拉线紧停保护：胶带机侧有双向拉线开关，动作时胶带机自动停车。

h.洒水功能：根据烟雾、超温信号，自动控制洒水。

i.井下煤仓煤位保护：当仓位在下限时，启动胶带，开给煤机；
当仓位在上限时，给煤机自动停机。

j.声光报警装置：胶带机启动时发出电笛预警信号，启动预告信号传递时间不应低于10s。

k.故障报警装置：胶带机故障时发出电铃信号 10、系统特点 10.1、显示功能丰富 上位机采用win7系统 画面采用西门子wincc7.0组态，实时显示沿线设备运行状况、电机电流及电机超温、沿线故障类型、沿线故障性质和具体位置。

10.2、完善的报警功能 带有语音报警功能，报警的内容可由用户编辑，报警次数可通过程序设置修改，报警的触发可由用户程序控制。

10.3、完善的故障处理功能 系统具有自检功能，当有故障时，控制机语音报警并且汉字显示故障，可以同时显示多组故障，可以轻松查阅历史故障。

10.4、多功能扩播电话 胶带机配置带闭锁开关的多功能扩播电话，具有急停闭锁、沿线打点联络、启动沿线预告、沿线语音扩播通话联络功能。电话的声音采用自动增益处理，失真度<2dB,声音清晰，响亮。带有充电电池，停电后可正常通话，待机不小于10小时。通过扩展一块接口板可实现调度室和皮带沿线的直接通话。

急停闭锁采用拉电缆和急停按钮方式，在控制机上具有故障位置显示功能。动作后具有程序自锁，需人工复位。

10.5、丰富的对外通讯接口 系统配置2路RS485/MODBUS通讯接口，可扩展以太网接口。可与全矿井自动化平台无缝对接。

10.6、更换备件简便 采用标准化的元件和模块化的设备设计，以适合设备使用时更换的需要。

10.7、节省设备投资 系统可以根据需要随意配置本安非安开关量输入输出、频率量输入接口，为用户节省设备的投资。

10.8、 高稳定性 系统稳定可靠，保证生产连续性，可长时间工作。

11、系统功能描述 l 现场可编程功能；

l 控制器完成对胶带机/工作面设备启停的控制，控制方式有：
Ø 遥控控制方式：通过可编程控制器RS485通讯由操作人员远程集中控制中心操作，实现设备流程起停或单机起动；

Ø 自动控制方式：由现场操作人员在可编程控制器上完成操作，通过“开停”按钮实现所控设备的联锁起停；

Ø 手动控制方式：由现场操作人员通过现场操箱作胶带机各设备单起单停；

l 上、下游设备的硬接点联锁；

l 电源箱带有滤波器，抗波动能力强；

l 被控设备运行状态动画、汉字显示；

l 皮带运行速度显示；

l 电机电流显示；

l 沿线故障类型、沿线故障性质和具体位置显示；

l 完善的语音报警：
Ø 胶带/工作面设备启动前的语言报警；

Ø 胶带/工作面设备停机时的语言报警；

Ø 胶带/工作面设备保护动作时的保护语言报警；

Ø 胶带/工作面设备沿线闭锁急停时的语言报警；

l 沿线打点联络、启动沿线预告、沿线语音扩播通话联络；

l 停电后可正常通话；

l 扩播电话通过增加一块接口板（无要求则不配置）可实现调度室和皮带沿线的直接通话；

l 自动识别沿线总线类型的检测设备的类型、位置；

l 电缆采用井下专用屏蔽拉力电缆，通过拉动自身电缆或按闭锁按钮均可实现拉线急停；

l 电缆采用不锈钢快速接插件，经过镀金处理，通过U型销连接，强度高，防护好；

l 检测输入信号：开关量、模拟量（标配200～1000Hz频率量输入口、0～1000Hz计数量输入口，选配 4～20mA输入口）；

l 配置2路RS485/MODBUS通讯接口，可扩展以太网接口。可与矿井自动化平台无缝对接；

l 程序更改以及参数调整时密码保护功能；

l 胶带/工作面设备急停保护：
胶带/工作面设备沿线配置急停闭锁开关以及带急停闭锁开关的多功能扩播电话。急停闭锁开关动作后沿线声光语音报警，停止胶带机运行，可编程控制上以文字的方式显示闭锁位置，并且不再允许启动，需人工复位。

l 胶带跑偏保护：
胶带配置KG1007A-2型跑偏开关，当一级跑偏动作时只报警不停车，二级跑偏动作时报警并停车。能识别沿线跑偏故障的具体位置。

l 胶带打滑保护：
当KG5007A(T)型光电速度传感器连续15 秒监测到实际带速0.8Vs＞V＞0.3Vs 时，实行打滑保护并报警，可选择是否停机。

l 胶带断带保护：
当GVY-2型光电速度传感器连续4 秒监测到实际速度V＜0.3Vs 时，实行断带保护并停机报警。

l 堆煤保护：
胶带卸转载处或机头煤仓内安装一台KGU1型物料探测传感器，当发生堆煤时，积煤触及物料探测传感器，使之发生倾斜，传感器动作并报警。

l 烟雾保护：
胶带驱动部位下风口处安装一台KGN1-B型烟雾传感器，当胶带和滚筒打滑产生烟雾时，报警，并且控制电磁阀洒水。

l 温度保护：
配置GW40温度传感器实现温度故障保护。也可根据客户需求选配专门检测PT100的本安控制器来检测电机预埋的PT100，超温时报警并停机。

l 洒水保护：
当发生烟雾故障或者驱动滚筒超温故障时，电磁阀自动洒水。

l 胶带纵向撕裂保护：
卸转载处安装一台GVY-2K型纵撕传感器，当发生纵斯故障时，控制器报警并急停，能识别沿线纵向撕裂的具体位置。

12 保护主要设备的技术参数 12.1 KTK110-A矿用本质安全型多功能扩播电话 l 电源：外部充电：DC 10V～18V，内部供电6GNY0.6Ah镉镍电池组。

l 报警信号：单音交替信号，低频900Hz±100Hz，高频950Hz±100Hz，交替时间 0.5～1S l 打点信号：单音信号900Hz±100Hz l 语音通话：扩播方式，半双工 l 输入信号：3路无源开关量输入信号 l 输出信号：1路无源开关量输出信号 l 带有拉绳急停功能 12.2 KHJ0.05/16矿用本质安全型急停闭锁开关 l 动作行程：
11mm l 动作拉力：
165N l 复位力：
20～30N l 动作指示：
红色发光二极管指示 l 输入信号：3路无源开关量输入 l 工作电压：DC 16V l 工作电流：不大于50mA 12.3 KG5007A(T)光速度检测传感器 l 工作电压电流：DC 15～18V，不大于30mA；

l 输出信号：方波（无源接点型） l 频率输出：0～5V方波输出，f = 100×V l 其中 f－输出频率值，单位：Hz l V－胶带速度值，单位：m／s 12.4 KGU1型物料探测传感器 l 触点容量：AC 220V，1A(电阻性负载)；

l 延时动作时间：0.4～60秒可调 l 动作角度：19º±2º l 复位角度：6º±1º l 复位时间：瞬时复位 12.5 KG1007A-2型二级胶带跑偏开关 l 触点容量：AC380V、DC220V，5A l 探杆动作转动最大角度：大于70º，双向转动 l 触点动作时探杆转动角度：25º(一级)、40º(二级) 12.6 KGN1-B型矿用本质安全型烟雾传感器 l 工作电压电流：DC 12.5～24V，不大于60 mA l 检测灵敏度：Ⅲ级(烟雾浓度0.1mg/m3，响应时间60s) l 输出信号：继电器常开/常闭接点(DC24V/2A) l 输出信号：继电器常闭接点24V/2A l 电源指示及报警：红色LED电源指示，报警时闪 烁，频率1Hz。

12.7 GVY-2K型矿用本安型胶带纵向撕裂传感器 传感器灵敏度：当传感器在124×124mm面积上接受重量为400g左右的物料时，输出阻值应小于2kΩ（500型R×100档测量）；
无负荷时，输出阻值应大于1MΩ。

12.8 KG3009-2自动洒水装置 l 动作温度：
58±3℃（特殊要求可根据用户需要） l 灭火范围：
15～20 m l 工作水压：
0.3～1.0 MPa l 供水管口径：
2“ l 喷水管口径：
3/4“ Ø DFB-20/10矿用隔爆型电磁阀 l 额定控制电源电压：ＡＣ（50Ｈz）36V、127V l 功耗：≤28Ｗ l 压力适应范围：0-10 MPa l 电磁阀公称通径：20mm；

Ø KGY-1.5压力开关 l 触点容量：交流380V、0.25A（阻性） 直流24V、0.4A（本压力开关输出接点仅允许接至本安电路） l 防爆型式：矿用本质安全型，ibI l l