皮带机集控系统方案.doc

煤矿井下皮带集控系统
技术方案

上海跃尔自动化科技有限公司

2014年01月15日

煤矿井下皮带集控系统技术方案
一、项目概述
为了提高矿井生产系统的生产效率，提高其安全性、可靠性，协调生产系统中各系统之间的关系，提高机械和电气设备的利用率，提高安全生产和管理水平，需要对矿井生产设备进行集中控制。该方案采用工业计算机监控技术，对整个系统进行管理和显示，应用PLC控制技术对各个设备进行数据采集和控制，采用视频监控技术对各个设备的运行状况监测。从而实现生产集中协调控制和节能的目的。
二、
皮带机集控系统集中控制主要设备清单：
名称
技术参数
备注
井口1号主皮带
800米 75KW 1台
直接启动
井口2号主皮带
1000米 75KW 1台
直接启动
主井3号皮带
450米 55kw 1台
直接启动
右翼1号皮带
500米 55kw1台
直接启动
右翼2号皮带
500米 55kw1台
直接启动
左翼1号皮带
900米 55KW 2台
直接启动
左翼2号皮带
700米 55kw 1台
直接启动

皮带机井下布局图

根据以上动力情况和设计图纸、技术文件，设计控制方案 ，生产设备具备集中控制和手动控制功能。

三、系统设计
1、集控系统设计原则
2、设计规范、标准及技术要求
1、《煤矿安全规程》2005年版
2、《煤炭工业矿井设计规范》GB 50215--94
3、《可编程逻辑控制器编程语言标准》 IEC61131-3
4、《国际可编程控制组态语言标准》 IEC1131-3
5、《电子设备用图形符号》 GB/T5465----1996
8、《工业控制用软件评定准则》GB/T13423----1992
9、《工业过程测量和控制装置的电磁兼容性》GB/T13926-92
10、《可编程序控制器》GB/T15969
11、GB 3836.4-2000《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》
12、《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》GB 3836.1-2000
13、《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》MT 209-90
14、《矿山电力设计规范》 GB50070-94
15、《调速电气传动系统 第2部分：一般要求低压交流变频电气传动系统额定值的规定》GB/T 12668.2-2002
16、《煤矿井下用电器设备 通用技术条件》MT/T661-1997
17、《调速电气传动系统 第3部分：产品的电磁兼容性标准及其特定的试验方法》GB12668.3-2003
18 、《电能质量 公用电网谐波》GB/T14549-1993
四 系统功能
1） 、设备间能实现集中控制，手动、检修功能。
集中控制方式下分为全自动启动和半自动启动方式。
全自动启动顺序：按下全自动启动按钮（主井1号皮带启动----主井2号皮带启动---主井3号皮带启动---右翼1号皮带启动---右翼皮带2号启动---左翼皮带1号—左翼皮带2号启动），按下全自动停机按钮顺序为顺煤流停机。
半自动启动顺序：按下半自动启动按钮（主井1号皮带启动----主井2号皮带启动---主井3号皮带启动），再按下右翼皮带启动按钮（右翼1号皮带启动---右翼2皮带启动），再按下左翼皮带启动按钮（左翼皮带1号启动----左翼皮带2号启动）。半自动统计顺序，按下左翼皮带停止（左翼皮带为顺煤流停机），按下右翼皮带停止按钮（右翼皮带为顺煤流停机），按下半自动停机按钮（设备按照全自动停机顺序停机）、保护起作用。
手动控制方式下：皮带机按照逆煤流顺序单台启动，按照顺煤流单台停止，保护有作用。
检修控制方式下：单条皮带间没有关联作用，可任意启停每条皮带机，保护不起作用。

2）、 能实现单台设备、皮带的状态信息的监控。
3）、 具有故障记录功能。
4）、监测系统可以实时显示并保存各种参数及状态，对于模拟量参数可进行图形曲线显示，可随时查看一段时期内的历史数据。
5)、系统具有通讯和故障报警功能。
6）、系统留有通讯接口，可方便的与 全矿井综合自动化系统联网。
7）、地面中心计算机的图表功能丰富，界面友好操作简单。

五 电控系统组成及配置
整个系统由就地控制箱、操作台、工业监控平台、PLC集中控制箱 、防爆摄像仪、传感器、通讯扩音电话六部分组成，协调运行，共同完成皮带机系统集中控制。

系统设备间关系：
1） 就地控制箱
就地控制箱由PLC模块、电源模块、7寸触摸屏显示、传感器组成，控制箱具有检修、手动、自动功能，对单条皮带和转载机、给煤机等进行检修控制，并与PLC集中控制箱实时数据通讯。

2） 操作台
操作台由按钮、10寸触摸屏显示、声光报警、指示灯等组成，可对整个系统进行控制和监测，触摸屏可直观的对设备的运行状态进行显示，按钮等科对现场所有设备进行集中控制，并与PLC集中控制箱进行实时数据通讯。

3）PLC集中控制箱
PLC集中控制箱由西门子PLC200、电源模块、驱动模块、数据采集模块等组成，完成对所有设备的控制和数据采集，并与操作台、就地控制箱、工业监控平台等进行数据交换，PLC集中控制箱是完成所有功能的核心部分，逻辑处理、数据分析等都在PLC集中控制箱中进行。
4） 传感器
该系统传感器包括：跑偏传感器、拉线急停传感器、堆煤传感器、烟雾传感器、撕裂传感器、打滑传感器、速度传感器、洒水电磁阀等组成。
跑偏传感器：50米一对，当皮带跑偏后经过延时确定后自动停车。
拉线急停传感器：50米一对，在巡视员发现紧急状况时，可对系统进行紧急停车，需要手动复位。沿线闭锁进行对位显示。
堆煤传感器：在机头卸载处和放煤点设置一个堆煤传感器，当出现堆煤情况时触动堆煤传感器经延时可实现停车控制。
5）通讯扩拨电话
在个设备就顶控制点配置一台扩拨电话，实现设备各设备间检修人员对话功能并可以实现设备启停预警和故障报警。

8） 单条皮带触摸屏显示界面

六、系统功能实现说明
5.1 控制部分
本方案的控制系统由PLC集中控制箱来完成。其控制核心采用西门子的S7-200可编程控制器(PLC)，通过PLC控制器采集传感器的信号，实现生产系统集中控制。PLC集中控制箱还装电源和继电器等。功能和特点：
a) 可编程控制器（PLC）
PLC作为整套系统的控制核心（数据采集和数据处理）我们选用进口名牌产品（西门子）。PLC具有：
模块化结构各I/O模块采用可拆卸端子排，出现故障时便于维修和更换；
具有故障自诊断功能：PLC的扫描器和适配器发生故障时，系统会通过网络的通讯情况判断故障，并发出报警；PLC的I/O模块发生故障时，CPU会通过I/O模块的状态位侦测到故障及故障内容，系统会发出报警；
数据采集及数据处理：PLC可配置多种I/O输入输出模块、模拟量输入输出模块、PT100温度模块、速度处理模块、通讯模块等，控制系统通过各种PLC模块把驱动设备、沿线保护、煤仓仓位、皮带速度、电机电流、电机温度（电机内置TP100时）等的运行状态、运行参数采集显示并加以处理，从而实现皮带机的起停、驱动装置的顺序控制、皮带保护和闭锁及沿线报警等功能。
b)工业计算机
工业计算机作为整套系统的显示核心我们选用进口名牌产品，具有各种设备运行状态和参数显示及其视频显示功能，包括生产系统的运行、停止、电机电流、故障保护（煤仓煤位、跑偏、拉线、打滑等）、控制方式状态、温度、传动装置运行各参数及其视频信号显示 、运行时间等几十个参数和多达50个故障及报警信息，并且可以追溯。
c) 为沿线保护及传感器提供电源；
d) 为保护PLC核心部件，设计时采用中间继电器隔离、电源滤波等多种方式，避免了PLC模块的损坏。
5.2 操作部分
操作部分也为TH1-24型操作台控制，操作台上装有就地/集控/手动/检修控制方式选择开关、设备起停按钮、各种辅助设备用按钮等。
5.3.1就地方式：
在就地工作方式下，通过操作台上的起停按钮实现系统各设备的起停控制，配合PLC控制柜，自动完成启停，及输送机的功能，同时实行生产系统的集中控制。输送机和机尾给煤机以及搭接皮带之间遵循闭锁关系，输送机沿线所有保护均投入使用。
5.3.2集控方式（点对点和通讯方式互相冗余）
在集控方式下能实现多条胶带机的联动及闭锁。当用点对点时，可以通过几组控制及闭锁接点实现几条胶带机的监控；当以通讯方式控制时，利用以太网通讯技术实现几条胶带机的数据交换及数据监控，并把所有数据通过网络传送到地面，首先把电信号转换成光信号,达到远距离传送的目的，传送至地面上位机并与地面局域网联通，实现远程监控。
5.3.3手动方式
可以在操作台上手动单台操作胶带机系统的各台设备（如主电机、闸电机等），此控制方式主要是系统调试或系统检修时用。
5.3.3检修方式
当胶带机部分传感器有故障时（非主要传感器），为不影响生产，可以以检修方式控制运行，满足用户生产需要。
5.4 传感器说明
1） 矿用跑偏传感器
跑偏传感器的本身不易损坏；探杆上装有滚动护套，避免探杆和胶带间摩擦。
胶带正常运行时，跑偏开关的探杆在竖直位置。当胶带跑偏时，胶带碰到跑偏开关的探杆并带动探杆轴旋转，当探杆偏转到一定角度时，拨动跑偏开关内的行程开关，发出跑偏信号。用作带式输送机胶带跑偏检测和保护。
2） 拉线急停
适用于煤矿井下有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境，也适用于冶金、化工、建材、矿山及选煤厂、钢铁厂、热电厂、港口等恶劣环境，与胶带输送机电气控制装置配套时，用作胶带机沿线拉绳急停闭锁保护和作沿线本安电缆接线盒使用。
3） 堆煤传感器
本传感器为机械式。采用了凸轮机构和力距放大原理，无方向性、动作灵敏，可以在干煤、水煤和淋水的场所正常工作。当出现运输机埋机头、满仓、满煤漏斗时，煤触及煤位传感器的触头并推动触杆偏离中心线之间的动作摆角大于30°±3°时，传感器动作，本传感器能自动切断运输机的电源实现煤位保护
4） 矿用语音通讯声光信号装置
本通迅声光信号器主要用于煤矿井下含有煤尘及爆炸性气体的工作场所。电源电压为127V。通过电源连线实现载波对讲通迅。由矿用防潮扬声器和高亮发光二极管实现声光信号。
5）撕裂传感器
撕裂传感器为本质安全型，采用压敏式原理，当皮带纵向撕裂，有1200克物料漏在100Cm²面积上时，控制系统保护装置主机切断皮带机电源,实现撕带保护。防止事故扩大。传感器总面积3000cm²。
防爆型式：矿用本质安全型，标志ExibI。
撕裂传感器规格型式：压敏式传感器
撕裂传感器输出方式：无源型,开关量
6）烟雾传感器
矿用本安型烟雾传感器为矿用本质安全型，适用于煤矿井下有瓦斯、煤尘爆炸性气体环境中，与皮带机综合保护系统配合使用，用于煤矿井下皮带输送机胶带因摩擦发热或其它原因产生的烟雾进行检测保护。
7）速度传感器
矿用本质安全型磁控传感器适用于煤矿井下含有煤尘和爆炸性气体的危险环境中作为位置或胶带输送机的胶带运行速度的检测用，可以实现胶带输送机的超速及打滑保护。

七 地面生产系统设备配置清单
序号
设备名称规格型号
单价
单位
数量
价格
备 注
1
就地控制箱
6.8万
台
7
47.6万
PLC控制
2
PLC集中控制箱
7.5万
台
1
7.5万
PLC控制
3
操作显示台
4.5万
台
1
4.5万
10寸屏显
4
光纤电缆
5元/米
米
7000

用户自购
5
皮带机传感器

批
1

用户自购
6
控制电缆
11元/米
米
800

用户自购
8
传感器

另外报价

八 技术培训
项目实施时对矿方的技术人员提供免费的项目技术培训，培训目标使矿方的技术人员能够完全掌握系统正常情况下的日常运行维护和故障的排除等。
培训内容包括：针对投标设备的技术基础培训，实施技术方案培训，各设备、软件的安装、调试、配置和使用、维护培训等。培训具体形式应至少包括专业的技术培训和基础理论培训、现场实践技能培训两种。
中级培训达到掌握本系统的技能和维护能力（包括掌握计算机网络基础知识及各系统的相关设备知识）。初级培训达到操作使用人员能熟练操作使用各应用系统、故障判断和简单维护。
培训人数及时间如下：
中级培训：培训人员不少于2人；培训时间不少于1天。
初级培训：培训人数根据需要，以现场培训为主，培训时间不少于1天。
九 售后服务
质保期为自发货之日起18个月或自设备调试合格起12个月，以先到为计。在质保期内，非人为因素而由元器件质量引起的故障由乙方负责免费维修。设备出现故障甲方解决不了时，接到服务电话36小时内到达服务现场。乙方负责指导安装及调试。
十 其他说明
提供以下产品所需资料：
(1)使用说明书
(2)电气控制原理图。
(3)电气连线图（包括电缆规格型号）。
(4)电缆明细表（包括电缆规格型号）。
(5)产品合格证。
(6)产品出厂检验报告。