摘要：本文介紹了一種基于PLC的全礦井膠帶運(yùn)輸機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)置了現(xiàn)場控制站和一個(gè)控制主站，建立了CC-LINK通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)膠帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)設(shè)備的CRT集中監(jiān)控，取得了提高生產(chǎn)效率、減少現(xiàn)場操作人員、提高安全性的良好效果。 關(guān)鍵詞：PLC 集中監(jiān)控 膠帶運(yùn)輸機(jī) 1 前言 煤礦膠帶機(jī)集控系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠與否直接影響礦井的經(jīng)濟(jì)效益。為提高系統(tǒng)的可靠性和安全性，實(shí)施集中監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的綜合保護(hù)和集中監(jiān)控，是十分必要的。 唐山開誠電器有限責(zé)任公司生產(chǎn)的智能皮帶機(jī)集中控制與監(jiān)測系統(tǒng)是應(yīng)用于礦山皮帶運(yùn)輸自動(dòng)化的高科技產(chǎn)品，本系統(tǒng)是以《煤礦安全規(guī)程》為依據(jù)，總結(jié)礦山運(yùn)輸過程中所出現(xiàn)的事故，本著安全性高、實(shí)用性強(qiáng)、具有先進(jìn)性的特點(diǎn)而研制開發(fā)的新一代綜合控制系統(tǒng)。 集控系統(tǒng)與調(diào)度電話系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)一起，構(gòu)成一個(gè)完整的操作、調(diào)度、監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)效率、降低事故率，減少故障處理時(shí)間、減少現(xiàn)場操作人員、提高經(jīng)濟(jì)效益。 2 集控系統(tǒng)的描述 目前，PLC始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。其主要原因，在于它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需要。 在全球工業(yè)計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域，圍繞開放式過程控制系統(tǒng)、開放式過程控制軟件、開放式數(shù)據(jù)通信協(xié)議，已經(jīng)發(fā)生巨大變革。隨著PLC(SoftPLC)控制組態(tài)軟件技術(shù)的誕生與進(jìn)一步完善和發(fā)展，安裝有SoftPLC組態(tài)軟件和基于工業(yè)PC過程控制系統(tǒng)正在逐步得到發(fā)展。對(duì)于控制軟件來講，是PLC控制器的核心，向工業(yè)用戶提供開放式的編程組態(tài)工具軟件。此外，開放式通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得到了突破，其結(jié)果是將PLC融入更加開放的工業(yè)自動(dòng)化控制。 本系統(tǒng)采用全分布式控制結(jié)構(gòu)。由井下控制站和綜合操作臺(tái)構(gòu)成。綜合操作中心位于地面中央控制室。系統(tǒng)采用日本菱電公司的 AnS和FX系列PLC，控制主站與控制分站之間采用菱電開放的網(wǎng)絡(luò)總線結(jié)構(gòu)CC-Link,控制分站與傳感器之間采用距陣結(jié)構(gòu)聯(lián)接，控制主站與綜合操作臺(tái)的監(jiān)控上位機(jī)之間通過CC-Link總線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接?？刂品终矩?fù)責(zé)現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和控制，通過監(jiān)控，可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和集中控制。 本系統(tǒng)是以菱電AnS和FX系列PLC作為主控元件，具有防潮、抗干擾能力強(qiáng)，現(xiàn)場程、易擴(kuò)展，基本免維護(hù)，并能夠?qū)崿F(xiàn)軟件控制化，自動(dòng)檢測系統(tǒng)故障等功能。系統(tǒng)采用多臺(tái)PLC組成數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到不同的規(guī)模控制。完成一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)多條皮帶全過程的監(jiān)控、監(jiān)測、連同地面指揮管理中心站，構(gòu)成一個(gè)完善的監(jiān)控系統(tǒng)。 3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 考慮到煤礦的現(xiàn)場情況和控制距離,在地面控制中心設(shè)置控制主站,采用三菱的大中型PLC-AnS系列,網(wǎng)絡(luò)選用開放的CC-Link總線,在控制距離大于1200米的兩個(gè)控制站間要加中繼器,在皮帶機(jī)頭設(shè)置控制設(shè)備分站?？刂圃O(shè)備分站負(fù)責(zé)現(xiàn)場的信號(hào)采集與現(xiàn)場的實(shí)時(shí)控制。 系統(tǒng)為實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具備有完善的生產(chǎn)監(jiān)控管理功能，對(duì)皮帶運(yùn)輸主要環(huán)節(jié)及相關(guān)的輔助環(huán)節(jié)的生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、顯示、記錄打印，對(duì)井下運(yùn)輸皮帶系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程集中監(jiān)控，同時(shí)配合工業(yè)電視系統(tǒng)進(jìn)行安全圖像監(jiān)視，以確保人員及設(shè)備的安全。 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)實(shí)施后，操作員可在中控室終端上監(jiān)視控制運(yùn)輸皮帶生產(chǎn)過程，完成對(duì)運(yùn)輸皮帶生產(chǎn)及相關(guān)環(huán)節(jié)的“遙測、遙信和遙控”，實(shí)現(xiàn)礦井運(yùn)輸皮帶生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化。 （1）實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測。各監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)工況參數(shù)，可以采用圖形、報(bào)表的形式顯示系統(tǒng)的實(shí)時(shí)工況及目前產(chǎn)量、倉儲(chǔ)等。 （2）實(shí)時(shí)過程控制。分析采集的參數(shù)，各系統(tǒng)自動(dòng)完成過程控制，或由操作員操作控制。 （3）歷史數(shù)據(jù)查詢。以上生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)均可存貯于生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)庫中，可實(shí)現(xiàn)歷史回顯、歷史趨勢分析，及直方圖、餅圖等進(jìn)行綜合分析。 （4）設(shè)備故障及模擬量超限報(bào)警。當(dāng)設(shè)備故障或模擬量超限時(shí)，生產(chǎn)監(jiān)測及管理網(wǎng)絡(luò)同步顯示故障設(shè)備名稱，并可實(shí)現(xiàn)語音報(bào)警、實(shí)時(shí)打印故障功能。服務(wù)器將該故障信息存入故障信息數(shù)據(jù)庫，供以后統(tǒng)計(jì)分析。 （5）.優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃。在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中建立了綜合歷史數(shù)據(jù)庫，定時(shí)將生產(chǎn)、經(jīng)營等數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，制作計(jì)劃、生產(chǎn)完成情況的趨勢分析圖表，為今后的生產(chǎn)計(jì)劃提供參考；根據(jù)外運(yùn)下達(dá)計(jì)劃和設(shè)備實(shí)際狀態(tài)、倉儲(chǔ)煤量，合理安排生產(chǎn)計(jì)劃、設(shè)備維修計(jì)劃，以最大限度地減少對(duì)生產(chǎn)的影響。 4 操作員工作站 根據(jù)監(jiān)控子系統(tǒng)功能，在監(jiān)控中心設(shè)置工作站,運(yùn)輸系統(tǒng)監(jiān)控工作站它們的功能有： （1）根據(jù)操作人員不同，設(shè)定不同的使用權(quán)限，各司其職； （2）提供交互式全中文界面的操作平臺(tái)，各子系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)直觀動(dòng)態(tài)顯示； （3）根據(jù)工藝流程及聯(lián)鎖關(guān)系實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)的自動(dòng)/手動(dòng)/就地控制； （4）實(shí)時(shí)設(shè)定各種運(yùn)行、生產(chǎn)工藝參數(shù)； （5）實(shí)時(shí)監(jiān)視各子系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)，同時(shí)將各參數(shù)數(shù)據(jù)貯存在硬盤上，將必要的數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器； （6）實(shí)時(shí)監(jiān)視各子系統(tǒng)傳感器的當(dāng)前狀態(tài)及參數(shù)； （7）對(duì)各個(gè)設(shè)備及必要傳感器的故障狀態(tài)實(shí)時(shí)報(bào)警，報(bào)警方式為聲光報(bào)警。并且打印實(shí)時(shí)報(bào)警，同時(shí)將報(bào)警數(shù)據(jù)貯存入數(shù)據(jù)服務(wù)器，便于統(tǒng)一管理，以便對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行事故分析； （8）隨時(shí)查詢、打印實(shí)時(shí)趨勢以及任意時(shí)間段的歷史趨勢； （9）隨時(shí)查詢、打印任意時(shí)段歷史數(shù)據(jù)報(bào)表。 5 工程師站 工程師站除具有操作員工作站的一切功能外，還具有如下功能。 （1）根據(jù)工藝的調(diào)整在線修改控制器程序，以適 應(yīng)新工藝的需要； （2）將監(jiān)控系統(tǒng)中有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，進(jìn)入全礦的信息管理系統(tǒng)中； （3）設(shè)置彩色打印機(jī)，打印實(shí)時(shí)的彩色畫面及彩色的趨勢圖； （4）當(dāng)某個(gè)子系統(tǒng)的操作員工作站發(fā)生故障時(shí)，可以馬上通過設(shè)定操作人員權(quán)限，將工程師站轉(zhuǎn)換成為該子系統(tǒng)的操作員工作站。 6 皮帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng) 本系統(tǒng)由運(yùn)輸皮帶機(jī)、給煤機(jī)等基本設(shè)備組成，利用控制設(shè)備、通訊模塊、打滑、堆料、超溫、煙霧、縱撕、滅塵、速度、跑偏、煤位等保護(hù),達(dá)到皮帶機(jī)集中控制與監(jiān)測系統(tǒng)的要求。 系統(tǒng)采用多臺(tái)PLC組成數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到不同的規(guī)?？刂?。完成系統(tǒng)內(nèi)皮帶，給煤機(jī)的全工作過程的監(jiān)控、監(jiān)測、連同地面中控室，構(gòu)成一個(gè)完善的監(jiān)控系統(tǒng)。 （1）實(shí)現(xiàn)膠帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)集中監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)，并顯示數(shù)據(jù)曲線，對(duì)重要信息在硬盤記錄； （2）控制方式分集控自動(dòng)/集控手動(dòng)/就地，三種方式可轉(zhuǎn)換。正常生產(chǎn)時(shí)，使用集控自動(dòng)方式，設(shè)備按工藝要求的順序和流程由中央控制臺(tái)自動(dòng)啟停；集控手動(dòng)時(shí)，可在中央控制臺(tái)操作各 設(shè)備，無閉鎖和聯(lián)動(dòng)關(guān)系；就地時(shí)，在現(xiàn)場操作； （3）啟動(dòng)設(shè)備前由集控臺(tái)發(fā)預(yù)告信號(hào)，預(yù)告30秒后，若現(xiàn)場均滿足集控自動(dòng)啟動(dòng)條件，設(shè)備按順序自動(dòng)啟動(dòng)。現(xiàn)場可用停車鈕停止啟動(dòng)過程； （4）現(xiàn)場信號(hào)箱設(shè)起/停車按鈕，現(xiàn)場可隨時(shí)停車。若設(shè)備由集控啟動(dòng)，控制系統(tǒng)接到現(xiàn)場停車停號(hào)后，可作急停處理，實(shí)施故障停車操作； （5）按“技術(shù)規(guī)定”膠帶運(yùn)輸機(jī)裝設(shè)拉線開關(guān)、跑偏保護(hù)、低速保護(hù)等，這些信號(hào)均接入集控系統(tǒng)，參加設(shè)備的緊急停車和閉鎖停車； （6）對(duì)設(shè)備故障和工藝參數(shù)的異常實(shí)時(shí)報(bào)警，并進(jìn)行聲光提示。一般故障只報(bào)警，現(xiàn)場非正常停車或嚴(yán)重故障時(shí)，故障設(shè)備及其上游設(shè)備緊急停車，下游設(shè)備順煤流延時(shí)閉鎖停車。 6.1 系統(tǒng)的主要功能 （1）每臺(tái)設(shè)備機(jī)頭旁均設(shè)有就地操作控制箱，上有工作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)及就地起停鈕； （2）所有膠帶機(jī)上的給煤點(diǎn)均設(shè)置堆煤保護(hù)和縱向撕裂保護(hù)，以防止膠帶機(jī)事故的擴(kuò)大化； （3）所有膠帶機(jī)均設(shè)有兩極跑偏開關(guān)，每隔約50米設(shè)置一對(duì)跑偏開關(guān)，一級(jí)跑偏用于故障報(bào)警，二級(jí)跑偏用于故障停車； （4）所有膠帶運(yùn)輸機(jī)，均設(shè)拉線開關(guān)，用于緊急情況下的停車，急停拉線開關(guān)的安裝間距均確定按50米進(jìn)行配置，并可擴(kuò)展下皮帶的跑偏保護(hù)，以保證設(shè)備和人身安全； （5）擴(kuò)音電話采用新型的選撥電話系統(tǒng)，安裝間距確定按200米進(jìn)行配置； （6）水平膠帶機(jī)的拉緊裝置為液壓調(diào)節(jié)方式，開誠提供一套膠帶機(jī)的松帶檢測傳感器，由PLC控制完成膠帶機(jī)的張力自動(dòng)調(diào)節(jié)功能； （7）在皮帶機(jī)頭設(shè)置堆煤傳感器，防止皮帶的堆煤事故的發(fā)生； （8）在皮帶機(jī)設(shè)置皮帶速度傳感器，以檢測皮帶的超速及打滑事故的發(fā)生； （9）在皮帶巷道設(shè)置煙霧傳感器，以檢測皮帶巷道的煙霧濃度防止火災(zāi)事故的發(fā)生； （10）在皮帶機(jī)的主滾筒設(shè)置溫度傳感器，隨時(shí)檢測滾筒的溫度，并配備自動(dòng)撒水裝置，在滾筒超溫時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撒水并對(duì)主滾筒進(jìn)行降溫； （11）膠帶運(yùn)輸機(jī)每隔約100米設(shè)起動(dòng)預(yù)警裝置，設(shè)備啟動(dòng)前發(fā)出預(yù)警信號(hào)，提示有關(guān)人員應(yīng)立即遠(yuǎn)離設(shè)備； （12）電機(jī)的電流實(shí)時(shí)監(jiān)測功能可發(fā)現(xiàn)一些機(jī)械設(shè)備的潛在故障隱患；運(yùn)行中對(duì)電機(jī)的電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測分析，當(dāng)發(fā)生電流超限或突變時(shí)報(bào)警，嚴(yán)重時(shí)停機(jī)。 （13）實(shí)現(xiàn)對(duì)給煤機(jī)與皮帶的閉鎖，實(shí)現(xiàn)與以前皮帶的閉鎖功能，具有自動(dòng)、手動(dòng)、檢修等控制方式； （14）在軟件與硬件上開發(fā)了先進(jìn)的矩陣控制功能，節(jié)省主電纜的開支； （15）自控系統(tǒng)在性能上具有良好的抗?jié)駸嵝浴?