三菱PLC在煤礦膠帶運輸機集控系統(tǒng)中的應(yīng)用
三菱PLC在煤礦膠帶運輸機集控系統(tǒng)中的應(yīng)用
摘要：本文介紹了一種基于PLC的全礦井膠帶運輸機集中監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)置了現(xiàn)場控制站和一個控制主站，建立了CC-LINK通訊網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了對膠帶運輸機系統(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**性的良好效果。
關(guān)鍵詞：PLC 集中監(jiān)控 膠帶運輸機
1 前言
煤礦膠帶機集控系統(tǒng)運行**可靠與否直接影響礦井的經(jīng)濟效益。為提高系統(tǒng)的可靠性和**性，實施集中監(jiān)控，實現(xiàn)系統(tǒng)的綜合保護和集中監(jiān)控，是十分必要的。
唐山開誠電器有限責任公司生產(chǎn)的智能皮帶機集中控制與監(jiān)測系統(tǒng)是應(yīng)用于礦山皮帶運輸自動化的高科技產(chǎn)品，本系統(tǒng)是以《煤礦**規(guī)程》為依據(jù)，總結(jié)礦山運輸過程中所出現(xiàn)的事故，本著**性高、實用性強、具有先進性的特點而研制開發(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)成一個完整的操作、調(diào)度、監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控。該系統(tǒng)可實現(xiàn)提高生產(chǎn)效率、降低事故率，減少故障處理時間、減少現(xiàn)場操作人員、提高經(jīng)濟效益。
2 集控系統(tǒng)的描述
目前，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。其主要原因，在于它能夠為自動化控制應(yīng)用提供**可靠和比較完善的解決方案，適合于當前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。
在全球工業(yè)計算機控制領(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的監(jiān)控上位機之間通過CC-Link總線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接?？刂品终矩撠煬F(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和控制，通過監(jiān)控，可對整個系統(tǒng)的設(shè)備進行監(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，現(xiàn)場程、易擴展，基本免維護，并能夠?qū)崿F(xiàn)軟件控制化，自動檢測系統(tǒng)故障等功能。系統(tǒng)采用多臺PLC組成數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，達到不同的規(guī)?？刂啤Ｍ瓿梢粋€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米的兩個控制站間要加中繼器,在皮帶機頭設(shè)置控制設(shè)備分站。控制設(shè)備分站負責現(xiàn)場的信號采集與現(xiàn)場的實時控制。
系統(tǒng)為實時監(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，對皮帶運輸主要環(huán)節(jié)及相關(guān)的輔助環(huán)節(jié)的生產(chǎn)過程進行實時數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、顯示、記錄打印，對井下運輸皮帶系統(tǒng)進行遠程集中監(jiān)控，同時配合工業(yè)電視系統(tǒng)進行**圖像監(jiān)視，以確保人員及設(shè)備的**。
監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)實施后，操作員可在中控室終端上監(jiān)視控制運輸皮帶生產(chǎn)過程，完成對運輸皮帶生產(chǎn)及相關(guān)環(huán)節(jié)的“遙測、遙信和遙控”，實現(xiàn)礦井運輸皮帶生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合自動化。
（1）實時運行參數(shù)監(jiān)測。各監(jiān)控系統(tǒng)實時采集生產(chǎn)工況參數(shù)，可以采用圖形、報表的形式顯示系統(tǒng)的實時工況及目前產(chǎn)量、倉儲等。
（2）實時過程控制。分析采集的參數(shù)，各系統(tǒng)自動完成過程控制，或由操作員操作控制。
（3）歷史數(shù)據(jù)查詢。以上生產(chǎn)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)均可存貯于生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)庫中，可實現(xiàn)歷史回顯、歷史趨勢分析，及直方圖、餅圖等進行綜合分析。
（4）設(shè)備故障及模擬量超限報警。當設(shè)備故障或模擬量超限時，生產(chǎn)監(jiān)測及管理網(wǎng)絡(luò)同步顯示故障設(shè)備名稱，并可實現(xiàn)語音報警、實時打印故障功能。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)計分析。
（5）.優(yōu)化生產(chǎn)計劃。在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中建立了綜合歷史數(shù)據(jù)庫，定時將生產(chǎn)、經(jīng)營等數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，制作計劃、生產(chǎn)完成情況的趨勢分析圖表，為今后的生產(chǎn)計劃提供參考；根據(jù)外運下達計劃和設(shè)備實際狀態(tài)、倉儲煤量，合理安排生產(chǎn)計劃、設(shè)備維修計劃，以大限度地減少對生產(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，各子系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)及參數(shù)直觀動態(tài)顯示；
（3）根據(jù)工藝流程及聯(lián)鎖關(guān)系實現(xiàn)各子系統(tǒng)的自動/手動/就地控制；
（4）實時設(shè)定各種運行、生產(chǎn)工藝參數(shù)；
（5）實時監(jiān)視各子系統(tǒng)設(shè)備的運行參數(shù)及狀態(tài)，同時將各參數(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）實時監(jiān)視各子系統(tǒng)傳感器的當前狀態(tài)及參數(shù)；
（7）對各個設(shè)備及必要傳感器的故障狀態(tài)實時報警，報警方式為聲光報警。并且打印實時報警，同時將報警數(shù)據(jù)貯存入數(shù)據(jù)服務(wù)器，便于統(tǒng)一管理，以便對報警信息進行事故分析；
（8）隨時查詢、打印實時趨勢以及任意時間段的歷史趨勢；
（9）隨時查詢、打印任意時段歷史數(shù)據(jù)報表。
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)進行轉(zhuǎn)換，進入全礦的信息管理系統(tǒng)中；
（3）設(shè)置彩色打印機，打印實時的彩色畫面及彩色的趨勢圖；
（4）當某個子系統(tǒng)的操作員工作站發(fā)生故障時，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 皮帶運輸監(jiān)控系統(tǒng)
本系統(tǒng)由運輸皮帶機、給煤機等基本設(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,達到皮帶機集中控制與監(jiān)測系統(tǒng)的要求。
系統(tǒng)采用多臺PLC組成數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，達到不同的規(guī)?？刂啤Ｍ瓿上到y(tǒng)內(nèi)皮帶，給煤機的全工作過程的監(jiān)控、監(jiān)測、連同地面中控室，構(gòu)成一個完善的監(jiān)控系統(tǒng)。
（1）實現(xiàn)膠帶機運輸系統(tǒng)集中監(jiān)控，實時監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)和運行參數(shù)，并顯示數(shù)據(jù)曲線，對重要信息在硬盤記錄；
（2）控制方式分集控自動/集控手動/就地，三種方式可轉(zhuǎn)換。正常生產(chǎn)時，使用集控自動方式，設(shè)備按工藝要求的順序和流程由中央控制臺自動啟停；集控手動時，可在中央控制臺操作各
設(shè)備，無閉鎖和聯(lián)動關(guān)系；就地時，在現(xiàn)場操作；
（3）啟動設(shè)備前由集控臺發(fā)預(yù)告信號，預(yù)告30秒后，若現(xiàn)場均滿足集控自動啟動條件，設(shè)備按順序自動啟動?，F(xiàn)場可用停車鈕停止啟動過程；
（4）現(xiàn)場信號箱設(shè)起/停車按鈕，現(xiàn)場可隨時停車。若設(shè)備由集控啟動，控制系統(tǒng)接到現(xiàn)場停車停號后，可作急停處理，實施故障停車操作；
（5）按“技術(shù)規(guī)定”膠帶運輸機裝設(shè)拉線開關(guān)、跑偏保護、低速保護等，這些信號均接入集控系統(tǒng)，參加設(shè)備的緊急停車和閉鎖停車；
（6）對設(shè)備故障和工藝參數(shù)的異常實時報警，并進行聲光提示。一般故障只報警，現(xiàn)場非正常停車或嚴重故障時，故障設(shè)備及其上游設(shè)備緊急停車，下游設(shè)備順煤流延時閉鎖停車。
6.1 系統(tǒng)的主要功能
（1）每臺設(shè)備機頭旁均設(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）所有膠帶機上的給煤點均設(shè)置堆煤保護和縱向撕裂保護，以防止膠帶機事故的擴大化；
（3）所有膠帶機均設(shè)有兩極跑偏開關(guān)，每隔約50米設(shè)置一對跑偏開關(guān)，**跑偏用于故障報警，二級跑偏用于故障停車；
（4）所有膠帶運輸機，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米進行配置，并可擴展下皮帶的跑偏保護，以保證設(shè)備和人身**；
（5）擴音電話采用新型的選撥電話系統(tǒng)，安裝間距確定按200米進行配置；
（6）水平膠帶機的拉緊裝置為液壓調(diào)節(jié)方式，開誠提供一套膠帶機的松帶檢測傳感器，由PLC控制完成膠帶機的張力自動調(diào)節(jié)功能；
（7）在皮帶機頭設(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）在皮帶機的主滾筒設(shè)置溫度傳感器，隨時檢測滾筒的溫度，并配備自動撒水裝置，在滾筒超溫時實現(xiàn)自動撒水并對主滾筒進行降溫；
（11）膠帶運輸機每隔約100米設(shè)起動預(yù)警裝置，設(shè)備啟動前發(fā)出預(yù)警信號，提示有關(guān)人員應(yīng)立即遠離設(shè)備；
（12）電機的電流實時監(jiān)測功能可發(fā)現(xiàn)一些機械設(shè)備的潛在故障隱患；運行中對電機的電流進行實時監(jiān)測分析，當發(fā)生電流超限或突變時報警，嚴重時停機。
（13）實現(xiàn)對給煤機與皮帶的閉鎖，實現(xiàn)與以前皮帶的閉鎖功能，具有自動、手動、檢修等控制方式；
（14）在軟件與硬件上開發(fā)了先進的矩陣控制功能，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?/span>