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1、概述
     膠帶運(yùn)輸機(jī)是煤礦的主要運(yùn)輸工具，以華豐礦為例，井下采區(qū)布置膠帶輸送機(jī)達(dá)三十條之多，運(yùn)輸距離總長(zhǎng)上萬(wàn)米，運(yùn)輸系統(tǒng)能否安全高效地運(yùn)行，直接決定著礦井的產(chǎn)量和效益，為此實(shí)現(xiàn)膠帶輸送機(jī)的集中控制意義重大．目前煤礦井下膠帶機(jī)集中控制主要采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，采用遠(yuǎn)程分布式控制結(jié)構(gòu)來(lái)監(jiān)控運(yùn)輸系統(tǒng)，而隨著工業(yè)以太網(wǎng)帶寬的增加、冗余措施的加強(qiáng)和自診斷程序的完善，完全可以滿足工礦企業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求，現(xiàn)場(chǎng)總線+工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)成為皮帶集控的發(fā)展趨勢(shì)。
2、集中控制系統(tǒng)組成
     華豐礦井下膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)按功能層次共分四層：地面礦調(diào)監(jiān)控層、傳輸平臺(tái)層、采區(qū)集中監(jiān)控層、現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)層。如圖1所示。
2.1地面調(diào)度監(jiān)控層
    地面調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)山監(jiān)控工作站以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，可對(duì)各采區(qū)膠帶系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)事件記錄的存儲(chǔ)檢索，各種曲線報(bào)表的存儲(chǔ)檢索，實(shí)現(xiàn)故障的存儲(chǔ)分析與打印等。由兩臺(tái)控制微機(jī)實(shí)現(xiàn)雙機(jī)冗余熱備，當(dāng)一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)切換另一臺(tái)微機(jī)，防止數(shù)據(jù)丟失或控制失控。
    監(jiān)控軟件選用西門(mén)子WINCC，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的OPC通訊接口程序完成與井下監(jiān)控分站的通訊，一方面將從監(jiān)控分站送上來(lái)的數(shù)據(jù)按照OPC規(guī)范放入WINCC的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中，另一方面，將來(lái)自工作站的調(diào)度命令轉(zhuǎn)發(fā)給控分站。符合OPC規(guī)范的參數(shù)庫(kù)和實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)建立起來(lái)后，可以與WINCC平臺(tái)內(nèi)礦井其他自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和聯(lián)動(dòng)，消除信息孤島。
2.2通訊平臺(tái)層
    通訊平臺(tái)層由礦用光纜和光纖交換機(jī)組成，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)皮帶數(shù)量、分布地點(diǎn)等條件，建設(shè)成星形或環(huán)網(wǎng)等拓樸結(jié)構(gòu)，布置百兆或千兆防爆工業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，華豐礦統(tǒng)一規(guī)劃，建設(shè)全礦井千兆光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，安裝西門(mén)子X(jué)400環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，成為包括膠帶輸送機(jī)集控等全部自動(dòng)化系統(tǒng)的傳輸平臺(tái)，并可做為視頻、語(yǔ)音監(jiān)控的傳輸通道，實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一。
2.3采區(qū)皮帶集中監(jiān)控層
    采區(qū)皮帶集中監(jiān)控層即井下監(jiān)控分站，一是通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)完成與地面調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換；二是采用現(xiàn)場(chǎng)總路線方式與每條膠帶輸送機(jī)綜合保護(hù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，并實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)丶�中監(jiān)控。監(jiān)控分站主要由高性能工業(yè)嵌入式通訊服務(wù)器、后備防爆工作電源、防爆殼體組成，支持多規(guī)約、多波特率、多通訊方式。軟件內(nèi)核部分采用嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，通訊及監(jiān)控軟件采用外掛式軟件模塊。
2.4現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)層
    膠帶機(jī)保護(hù)層由主機(jī)、溫度、煙霧、縱向撕裂、急停開(kāi)關(guān)、機(jī)頭煤位、斷帶檢測(cè)及通訊模塊等組成，主要實(shí)現(xiàn)膠帶機(jī)所需的各種保護(hù)，完成事件記錄、故障、開(kāi)關(guān)控制、通訊等功能，主機(jī)采用高性能的單片機(jī)，采用雙CPU設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，既提高了通信速度，又提高了保護(hù)的可靠性；特殊的工作電源設(shè)計(jì)，保證在故障情況下能夠使保護(hù)可靠動(dòng)作，并記錄故障類(lèi)型；靈活的保護(hù)配置，確保了動(dòng)作的選擇性、可靠性和速動(dòng)性。
2.5視頻及語(yǔ)音系統(tǒng)
    采區(qū)運(yùn)輸系統(tǒng)同時(shí)配備了完善的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和語(yǔ)音傳輸系統(tǒng)。視頻監(jiān)控主要采用光纖低照度防爆攝像儀，在每部膠帶機(jī)轉(zhuǎn)載點(diǎn)、機(jī)頭、機(jī)尾處設(shè)置，同時(shí)采用視頻服務(wù)器集中接入工業(yè)以太網(wǎng)的方式，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)上傳，地面控制室設(shè)有工業(yè)監(jiān)視電視顯示系統(tǒng)。語(yǔ)音系統(tǒng)主要采用IP電話和IP廣播實(shí)現(xiàn)井下現(xiàn)場(chǎng)與地面集控中心聯(lián)絡(luò)。
3、系統(tǒng)特點(diǎn)
    (1)控制方式靈活，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制，遠(yuǎn)程單機(jī)控制，現(xiàn)場(chǎng)集中控制，現(xiàn)場(chǎng)單機(jī)控制。在設(shè)備聯(lián)鎖情況下，任意～臺(tái)設(shè)備均可作為主控實(shí)現(xiàn)連鎖啟動(dòng)和停車(chē)，在任意主機(jī)上均顯示本輸送線上所有設(shè)備的運(yùn)行情況和故障信息，使整個(gè)輸送設(shè)備線只有一名巡檢人員成為可能。
    (2)保護(hù)全面，具有打滑保護(hù)、溫度、煙霧、縱向撕裂、急停開(kāi)關(guān)、機(jī)頭煤位、斷帶檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)整皮帶張力的功能、語(yǔ)音報(bào)警及語(yǔ)音放大及用戶自選項(xiàng)等多種輸入保護(hù)。
    (3)功能齊全，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要實(shí)現(xiàn)順煤流、逆煤流啟動(dòng)，具有開(kāi)車(chē)預(yù)警、檢修閉鎖、強(qiáng)行啟動(dòng)、定值掉電不丟失功能，還具有語(yǔ)音總線以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)設(shè)備相互通話功能。
    (4)控制軟件功能強(qiáng)大，能夠組態(tài)礦井所有膠帶輸送機(jī)運(yùn)行的工況，實(shí)時(shí)顯示膠帶機(jī)和各種保護(hù)傳感器的工作狀態(tài)，顯示膠帶機(jī)的故障類(lèi)型，分站之間通信是否異常；并能對(duì)歷史數(shù)據(jù)查詢、打印。
    (5)采用工業(yè)以太網(wǎng)傳輸，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)、視頻、語(yǔ)音三網(wǎng)合一，同時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)可以做為全礦井的自動(dòng)化傳輸平臺(tái)，避免了重復(fù)投入，節(jié)約了大量的通訊線路費(fèi)用和維護(hù)工作量。
4、結(jié)論
    華豐礦通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線+工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)井下膠帶輸送機(jī)集中控制，數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像三網(wǎng)合一。該系統(tǒng)功能齊全、控制方式靈活、工作可靠，經(jīng)濟(jì)性好，實(shí)現(xiàn)了順煤流開(kāi)車(chē)和集中控制連鎖，在煤礦原煤運(yùn)輸中具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。