呂子明

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，煤礦井下帶式輸送機(jī)也向著大功率、長(zhǎng)距離、高速率的方向發(fā)展，自動(dòng)化集中控制技術(shù)逐步運(yùn)用到皮帶運(yùn)輸中，減少現(xiàn)場(chǎng)操作人員工作壓力，并通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的運(yùn)行狀況直接進(jìn)行操作控制，還可提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表，為管理者決策提供依據(jù)，極大的提高了礦井生產(chǎn)效率。

【關(guān)鍵詞】皮帶機(jī)；運(yùn)輸系統(tǒng)；無線控制；自動(dòng)化技術(shù)

煤礦井下煤炭的運(yùn)輸，在煤礦井下生產(chǎn)中占據(jù)主要地位，帶式輸送機(jī)是煤礦生產(chǎn)中非常重要的運(yùn)輸設(shè)備，它能否安全高效運(yùn)行，直接決定礦井的經(jīng)濟(jì)效益。老式帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)采取單臺(tái)皮帶輸送機(jī)獨(dú)立控制開停，操作人員多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，運(yùn)行效率低。自動(dòng)化集中控制技術(shù)的應(yīng)用，操作人員數(shù)量減少，勞動(dòng)強(qiáng)度得到有效減輕，提高了工作效率，在煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

1.自動(dòng)化集中控制系統(tǒng)概述

可編程邏輯控制器簡(jiǎn)稱PLC，它利用數(shù)字運(yùn)算的原理實(shí)現(xiàn)對(duì)操作的控制。該系統(tǒng)由地面的控制中心和井下的皮帶運(yùn)輸兩部分組成。操控整個(gè)控制系統(tǒng)的是地面控制中心的綜合操作臺(tái)，主要以自動(dòng)和手動(dòng)兩種控制方式工作。自動(dòng)控制是通過控制中心的操作臺(tái)發(fā)出控制信號(hào)，控制器在接收信號(hào)后根據(jù)得到的指令完成皮帶運(yùn)輸機(jī)開機(jī)、運(yùn)行和關(guān)機(jī)工作[1]。自動(dòng)控制還可以對(duì)井下設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，其中包括對(duì)電機(jī)功率、電機(jī)三相電流和電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，并將監(jiān)控情況及時(shí)向控制中心反饋。這樣，控制中心就能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備在運(yùn)行過程中的故障，并對(duì)故障進(jìn)行處理，確保生產(chǎn)過程的安全進(jìn)行。而手動(dòng)控制則是對(duì)自動(dòng)控制進(jìn)行補(bǔ)充，在自動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)設(shè)備實(shí)施手動(dòng)操控，以便及時(shí)應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況。井下的皮帶運(yùn)輸控制分站則是執(zhí)行控制中心指令的終端控制器。井下皮帶運(yùn)輸控制分站在接收到控制中心指令之后，根據(jù)相應(yīng)的指令，對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行相應(yīng)操控。井下皮帶輸送機(jī)數(shù)量較多，這些皮帶運(yùn)輸機(jī)通過PLC控制系統(tǒng)的通信接口進(jìn)入礦井的控制網(wǎng)。控制網(wǎng)把每一個(gè)皮帶運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行情況反饋給控制中心，控制中心把這些數(shù)據(jù)進(jìn)行收集處理，進(jìn)而對(duì)整個(gè)礦井的皮帶運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制[2]。

另外，皮帶運(yùn)輸?shù)谋O(jiān)控系統(tǒng)主要控制的是主煤流皮帶運(yùn)輸機(jī)，配備有相應(yīng)的打滑、防跑偏、撕裂等相應(yīng)的皮帶保護(hù)措施，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)皮帶的運(yùn)行狀況。通過對(duì)皮帶的搭接、運(yùn)行、煤倉和煤位的信息進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)皮帶運(yùn)輸機(jī)的自動(dòng)化控制，降低輸送帶空帶運(yùn)行的時(shí)間，提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率和運(yùn)行可靠性。

2.PTMS-01系列無線溫度在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

PTMS-01系列無線溫度在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱PTMS-01系統(tǒng)），有效的解決電機(jī)內(nèi)敏感點(diǎn)無法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的難題。

PTMS-01系統(tǒng)工作原理：PTMS-01系統(tǒng)主要由無線溫度傳感器、無線測(cè)溫通信終端、測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)管理中心和管理工作站四部分組成。其基本原理是：利用高精度接觸式無線溫度傳感器“零距離”采集敏感點(diǎn)處的溫度值，將溫度值轉(zhuǎn)換為無線信號(hào)發(fā)送至測(cè)溫通信終端，再通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路把無線信號(hào)再還原為數(shù)字溫度信號(hào)，通過485輸出端口把數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)管理中心。數(shù)據(jù)管理中心一般是有一臺(tái)專用的服務(wù)器，通過專業(yè)的數(shù)據(jù)庫形式，把各電機(jī)的溫度信號(hào)集中采集和存儲(chǔ)。

PTMS-01系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)：（1）實(shí)時(shí)性：溫度采集時(shí)間間隔可以按秒級(jí)設(shè)定，保證數(shù)據(jù)的記錄、分析及時(shí)準(zhǔn)確，為設(shè)備檢修、生產(chǎn)調(diào)度等提供可靠依據(jù)。（2）低功耗：采用高效鋰電池供電，保證可靠運(yùn)行5年以上。（3）準(zhǔn)確性：測(cè)量精度可達(dá)±1℃，測(cè)溫范圍：-40 ℃～+125 ℃。（4）系統(tǒng)性：可與電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)融為一體，擴(kuò)充現(xiàn)有系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，便捷管理。（5）安全性：采用耐高溫、阻燃防氧化、抗摔、絕緣等材質(zhì)制作，等電位、單點(diǎn)、絕緣安裝，與動(dòng)靜觸頭結(jié)合點(diǎn)的距離小于10cm沒有任何連接導(dǎo)線，方便安裝維護(hù)，且系統(tǒng)具有極高的安全可靠性。系統(tǒng)操作采用圖形化界面，可以直觀顯示各個(gè)電機(jī)的線路分布圖和設(shè)備接線圖，以及各測(cè)溫點(diǎn)的溫度曲線等。

3.無線通訊控制與PLC集中控制應(yīng)用結(jié)合

PLC 集中控制方式是通過傳感器、信號(hào)器等來實(shí)現(xiàn)有線傳輸控制，其優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、適用面廣，該控制方式在現(xiàn)代煤礦企業(yè)中應(yīng)用廣泛，目前很難有其它控制方式可以替代。PLC 集中控制使用在皮帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)中時(shí)，會(huì)安裝不同間隔距離的傳感器、信號(hào)器，檢修工在它們之間進(jìn)行巡檢時(shí)，就處于操作盲區(qū)，存在安全死角。如何克服PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的這種缺陷呢？嘗試采用無線通訊控制與之相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)全方位無死角控制。無線通訊控制在井下這個(gè)特殊的工作環(huán)境中應(yīng)用大多只停留在無線通話上，但和PLC控制系統(tǒng)結(jié)合運(yùn)用，效果卻非同一般。

以山東世紀(jì)機(jī)電有限公司生產(chǎn)的ZBJW-Z主機(jī)來說明無線通訊控制系統(tǒng)的應(yīng)用原理。ZBJW-Z 主機(jī)屬于本安型電氣設(shè)備范疇，非常適合煤礦井下特有的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)環(huán)境，它發(fā)射功率小、抗干擾能力強(qiáng)，且具有較大的信道容量，可以通過礦井檢修、巡檢人員隨身攜帶的控制終端———手持機(jī)電臺(tái)，加上另外在運(yùn)輸系統(tǒng)空間敷設(shè)的泄漏電纜，接收手持機(jī)通訊、操作信號(hào)，實(shí)現(xiàn)通話、操作的基本功能。在安裝調(diào)試初期，將ZBJW-Z主機(jī)通過PLC控制系統(tǒng)主機(jī)的接線腔，接入127V交流電源，ZBJW-Z主機(jī)內(nèi)的J1、J2任意選擇一個(gè)端子采用與門方式接入電動(dòng)機(jī)控制開關(guān)的主控節(jié)點(diǎn)，J3、J4等其他節(jié)點(diǎn)接入各保護(hù)（可以和原 PLC 系統(tǒng)接入保護(hù)或門接入）。泄漏通訊主機(jī)通過PLC主機(jī)引入12V直流電源，通過同軸泄漏通訊電纜接于皮帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的預(yù)敷設(shè)泄漏通訊電纜，接好后，測(cè)得芯線與屏蔽層之間有12V電壓即可。敷設(shè)的泄漏通訊電纜在800～1200m 后，接入第一個(gè)中間放大器，以后每隔 400m 接入第二個(gè)放大器，安裝時(shí)注意銘牌右側(cè)“A”朝向機(jī)頭即可[3]。這樣匹配安裝完成后，最大特點(diǎn)是可以通過控制按鍵，實(shí)現(xiàn)開、停皮帶機(jī)，并對(duì)皮帶機(jī)進(jìn)行急停閉鎖，只有發(fā)送信號(hào)的本機(jī)解鎖后皮帶機(jī)才能重新啟動(dòng)開車。

另外在中控臺(tái)設(shè)置的基站操作臺(tái)將按鈕打到“對(duì)講”狀態(tài)，按下主機(jī)送話器的開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)所有手持機(jī)電臺(tái)同時(shí)響應(yīng)，并可以發(fā)話給某手持電臺(tái)回話，其余手持電臺(tái)不插話；而將按鈕打到“監(jiān)聽”狀態(tài)時(shí)，手持電臺(tái)之間可以進(jìn)行通話交流，主機(jī)只能監(jiān)聽；待手持電臺(tái)間通話完畢，在監(jiān)控畫面下，按“確定”鍵，將漏泄通訊狀態(tài)切換回“對(duì)講”狀態(tài)。手持機(jī)電臺(tái)的具體控制方法：將手持電臺(tái)背面的開關(guān)打倒“打點(diǎn)”位置，按“打點(diǎn)/通話”即可打點(diǎn)。

4.兩種控制系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用的效益分析

4.1經(jīng)濟(jì)效益

以井下采區(qū)為例，需安裝皮帶機(jī)10部，兩種控制方式結(jié)合應(yīng)用后，每班可減少皮帶機(jī)司機(jī) 10 人，按照每人月工資 5000 元計(jì)算，一個(gè)采區(qū)年節(jié)約180萬元，全礦4個(gè)采區(qū)年節(jié)約 720 萬元。

4.2安全及其他效益

取消了皮帶機(jī)司機(jī)的崗位，實(shí)現(xiàn)了“無人則安”；簡(jiǎn)化了巡檢人員工作程序，減少了事故隱患環(huán)節(jié)，降低了皮帶機(jī)事故發(fā)生率；PLC 集中控制系統(tǒng)和無線控制系統(tǒng)設(shè)備可靠性高，維護(hù)方便，工作量較少；杜絕了因?yàn)檎`操作皮帶機(jī)造成的人身或機(jī)械事故。

結(jié)束語

實(shí)踐證明，皮帶機(jī) PLC 集中控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)無線控制系統(tǒng)相結(jié)合的方法在煤礦井下采掘工作面中應(yīng)用后優(yōu)勢(shì)明顯，該系統(tǒng)操作方便、可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)，提高了工作效率，減少了人員投入，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，是目前國(guó)內(nèi)一種較為經(jīng)濟(jì)、適用、安全、高效的先進(jìn)皮帶機(jī)運(yùn)輸控制系統(tǒng)，值得在煤礦井下大力推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭勇.皮帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)全方位無線控制自動(dòng)化技術(shù)[J].安徽科技，2017（9）：52-53.

[2]張軍.礦山自動(dòng)化控制系統(tǒng)在皮帶運(yùn)輸中的應(yīng)用研究[J].世界有色金屬，2017（17）：40+42.

[3]許成敬.煤礦自動(dòng)化控制技術(shù)在皮帶運(yùn)輸中的應(yīng)用[J].低碳世界，2018.

（作者單位：兗州煤業(yè)股份有限公司濟(jì)寧二號(hào)煤礦）