山西潞安常村煤矿胶带机集中控制系统

山西潞安常村煤矿胶带机集中控制系统潞安矿区位于山西省上党盆地，是国家重要的煤炭生产基地。矿区内储量丰富，煤质优良，现开采的煤层主要有瘦煤和贫瘦煤，属特低硫、低磷、低中灰、高发热量的优质动力煤或炼焦配煤。发热量每千克为6500千卡左右，灰分在16%左右，三号煤含硫0.5%以下，适用于炼焦、发电、动力、冶金、化工生产，用途十分广泛。矿区地理位置优越，交通便利。四邻有较好的工业基础和交通条件，化工、发电、冶金、机制等大型企业多，并在不断兴建，煤炭就地消化能力很大。太焦、邯长铁路纵贯全境，南经郑州接京广、陇海，东经邯郸上京九、接同蒲，北经太原连石太；新建的长太208国道南通北达，连通着矿区公路交通网络，煤炭外运十分便利。潞安矿业（集团）有限责任公司，是2000年在原潞安矿务局的基础上改制成立的，属山西省授权经营的12户国有重点企业，全国500家最大工业企业之一。2001年，潞安矿业（集团）有限责任公司作为主发起人，以下辖王庄、漳村、五阳、常村4对生产矿井及其选煤厂、石圪节选煤厂等的经营性净资产作为出资，郑州铁路局、日照港务局、宝钢集团国际经济贸易总公司、天脊煤化工集团有限公司和潞安工程有限公司等5家发起人投入货币资本，共同发起设立了潞安环保能源开发股份有限公司。潞安环保能源开发股份有限公司煤炭产品在国内拥有17个省市的500多家常年用户，还向日本等国家出口；所产动力煤，为山西省名牌产品；所研发出的以贫煤加工的喷粉煤新产品，填补了市场空白，其技术标准，成为订立国家标准的基准。潞安矿业（集团）有限责任公司现控股经营和生产经营煤炭规模为1500万吨/年，其中95%以上为控股经营。现除持有潞安环保能源开发股份有限公司91.51%的股权外，还有控股和参股的企业20家；包括西白兔电厂、五阳热电厂、水泥厂、机修公司、工程公司、民爆器材公司等生产生产单位；是一个以煤-焦-化、煤-电-化为主线，焦化、发电、机制、化工、建材、建筑、汽修、林业、印刷等多种经营、综合发展的现代化经营联合体。现有员工2.8万余名，固定资产53.8亿元，年销售收入近30亿元。....一、常村矿主煤流集中控制系统概述常村煤矿隶属潞安矿业（集团）有限责任公司，设计能力年产400万吨原煤，是我国特大型现代化矿井之一。随着矿井服务年限的增长和采区的进一步开拓布局，井下输煤主要运输工具强力胶带机和各采区胶带机需要延长或接力，并且煤流的转载90%是由采区胶带机直接转载到主运输胶带机上，这样就形成运输系统线路长、岗位多、联络环节多等特点，势必造成人员增加、分散，不利于安全生产和科学管理。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，中国矿业大学信息与控制技术研究所、徐州博林公司采用PROFIBUS现场总线技术，通过集中控制和工业电视相结合，对井下主煤流强力胶带机S0、S1、S2.1、S2.2和振动给煤机及煤仓煤位等相关设施监测，实现“主煤流系统集中控制”。二、系统构成系统由地面控制中心、传输线路、井下分站、相关保护装置组成。（一）井下分站每条胶带分别设置一套控制装置，在本方案中采用SIEMENSS7-300系列PLC，加装OLM链接模块接入井下PROFIBUS网。胶带机电控系统主要由隔爆兼本安型胶带机控制分站、本安型操纵屏以及安全保护等设备组成。（1）胶带机控制分站控制分站采用KJD15矿用隔爆兼本安型控制器，完成整个系统的数据采集、设备控制、信息传输及网络通讯。装置有各种继电器转换板、中间继电器、本安电源模块、接触器、输入/输出隔离板、本安/非本安隔离板等，用于本安/非本安信号的转换，输入信号的隔离、放大及输出控制外围设备等。控制分站的控制核心器件是可编程序控制器，采用SIEMENS公司的S7-300控制器，用于集控、就地、检修工作方式下，程序控制胶带机。PLC有通讯接口模块，可接入PROFIBUS网，并提供完整的控制变量表，控制系统能够在线诊断，并且其控制程序可在地面主机在线下载。（2）本质安全型操作屏操作屏由液晶显示器和操作箱组成，对胶带机实施控制操作和监视胶带的运行工况。操作屏可以就地监视电动机电流、胶带机速度、拉线急停和跑偏开关的动作位置等各种保护状况以及显示胶带机的正常运行工况和各种故障状态。通过操作屏的各种操作控制按钮，可以进行工作方式选择和就地控制胶带机。（3）安全保护安全保护系统具有胶带机打滑、堆煤、满仓、煤位、超温洒水、烟雾、温度、沿线急停、跑偏、断带、撕裂和语音系统等多种保护和装置。同时还设置有瓦斯监测、CO监测、风速监测等传感器，监测环境安全方面的信息。系统示意图如下所示：操作屏胶带机监控分站启动开关电机急停跑偏扩音电话急停急停跑偏跑偏洒水灭火装置断带保护装置纵撕保护装置电机电机启动开关启动开关Profibus（双绞线）Profibus（光纤）环境监测胶带机控制示意图（二）地面控制中心地面控制中心设置在矿调度室附近，主要通过计算机和工业电视对胶带机及相关设施进行监测、监视和集中控制。主要设备、设施包括工业控制计算机、不间断电源和工业电视等。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。（三）传输线路系统以PROFIBUS为主干网，采用铠装光缆作为传输介质。系统具有远程启动、停止、复位和测试功能，并可进行地面远程编程、故障（保护）屏蔽及控制方式转换、振动给煤机点动操作等功能控制。能实时显示各胶带机、相关设施及所有信号状况，并能方便地进行多画面切换；当井下被测参数超限、保护动作及设备运行状态改变后，给出语音、文字告警提示。系统结构图如图3：MasterIPCSlaveIPCHPlaserprinterHubEthernet网络单元网络单元连接其他系统网络单元网络单元S0分站S2.2分站S2.1分站现场设备I/O振动给煤机现场设备I/O现场设备I/OS2.3掘进皮带S2.1顺槽皮带光纤网络单元S1分站现场设备I/OS1.5掘进皮带S1.2顺槽皮带注：所有分站均为KJD15胶带机自动控制装置光纤光纤光纤双绞线双绞线双绞线双绞线600米100米2100米1000米S3.2分站S3.1分站光纤双绞线图3主煤流集中控制系统结构图二、项目总结该项目自投入运行以来，整个系统和各个网络及控制部件运行良好，未出现任何故障；尤其是在井下比较恶劣的环境下各分站、操作屏以及通讯网络经过长时间的运行至今依然运行良好，充分体现了西门子公司自动化产品的高品质和优良的可靠性，保证了常村煤矿的安全生产和经济效益，为集团创建全国煤炭名牌企业做出了应有的贡献。本文作者：张申赵小虎