周 琛，楊再君，張國慶

（兗州煤業(yè)股份有限公司鮑店煤礦，山東濟寧 272100）

0 引言

目前，膠帶輸送機、給煤機已成為原煤運輸過程的重要運輸設備，設備的集中控制、高效、安全、無故障運轉成為提高原煤運輸效率的主要方式。傳統(tǒng)的膠帶機集控方式，均為現(xiàn)場設置崗點操作人員，獨立控制每條膠帶的啟停，系統(tǒng)分散，控制的靈活性差，且各膠帶驅動設備的配置均有明顯差異，造成人員設置臃腫、勞動強度大、系統(tǒng)運行效率低、故障處理速度慢、溝通效率低等問題。操作不當，甚至會引起設備損壞及人員傷亡。因此，通過智能化建設，實現(xiàn)膠帶機的集中控制，就顯得尤為必要。

本文從兗州煤業(yè)鮑店煤礦井下膠帶集控系統(tǒng)的實際情況出發(fā)，通過現(xiàn)場膠帶機設備配置情況，參考國內膠帶機集控主流改造方式，從需要實現(xiàn)的功能出發(fā)，制定了一套適合鮑店煤礦膠帶運輸?shù)木_控制系統(tǒng)。

該系統(tǒng)主要包括PLC 集控系統(tǒng)、永磁電機加變頻器控制系統(tǒng)、產(chǎn)品均衡系統(tǒng)、專家智能決策系統(tǒng)、手機APP 系統(tǒng)、設備點檢系統(tǒng)等。

1 系統(tǒng)實施

1.1 調度中心

監(jiān)控中心設置在地面集控室內，通過工作站安裝的集控操作系統(tǒng)實現(xiàn)對井下膠帶機、給煤機的遠程控制及監(jiān)測?？刂葡到y(tǒng)的操作和監(jiān)視均采用計算機操作方式，上位機組態(tài)監(jiān)控選用GE公司的最新實時監(jiān)控組態(tài)軟件IFIX5.8 平臺。

1.2 膠帶機、給煤機集中控制系統(tǒng)

膠帶機、給煤機集中控制系統(tǒng)主要實現(xiàn)對井下14 條主運膠帶機和給煤機的控制，包括控制膠帶的啟停、給煤機的啟停、變頻器運行數(shù)據(jù)的監(jiān)測監(jiān)控等。

井下膠帶采用永磁電機加變頻器的驅動方式，采用三電平永磁伺服變頻控制器對井下輸送機進行控制，實現(xiàn)了變頻器單機啟動膠帶機時的煤量自動調節(jié)功能，實現(xiàn)了變頻器多機啟動膠帶機時變頻器之間的自動調節(jié)功率，達到了功率的動態(tài)平衡。同時膠帶機機械部分采用熱浸鋅機架，保證了機械性能的穩(wěn)定。膠帶沿線托輥全部采用高分子托輥，具有輕便、耐磨、不粘附物料、與膠帶的摩擦系數(shù)低、自潤滑性等優(yōu)點。高分子塑料托輥能延長膠帶使用周期、節(jié)省能源、有效改善井下工作環(huán)境。

井下每條膠帶配置監(jiān)控主站、給煤機配置分站，實現(xiàn)設備的監(jiān)控控制。

井下每條膠帶機控制處分別安設礦用隔爆兼本安型可編程控制站，實現(xiàn)了對膠帶機設備的集中控制；地面集控系統(tǒng)實時顯示膠帶機設備的運行數(shù)據(jù)，并及時對膠帶機現(xiàn)場故障點做出預警、報警，并形成歷史記錄，便于查閱故障記錄，及時排除現(xiàn)場設備隱患。

集控系統(tǒng)以PLC 控制為核心，將上位機、PLC 控制站、膠帶機保護傳感器等進行資源整合，組成監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。

集控系統(tǒng)總體結構分為數(shù)據(jù)感知層、PLC 控制層和操作監(jiān)控層3 層結構。

第一層：操作監(jiān)控層。主要組成部件：集控平臺開發(fā)維護工作站、組態(tài)監(jiān)控操作工作站、工業(yè)以太網(wǎng)交換機等；各膠帶機控制子系統(tǒng)將采集到的設備運行數(shù)據(jù)，通過以太環(huán)網(wǎng)上傳至地面工作站，由工作站提供數(shù)據(jù)的調用。

第二層：設備控制層。主要由西門子PLC 控制系統(tǒng)組成，采用主站+遠程I/O 模塊結構，通過以太網(wǎng)接入設備控制層，上傳設備運行信息并執(zhí)行控制指令。

第三層：數(shù)據(jù)感知層。主要包括膠帶機的沿線閉鎖、跑偏、速度、堆煤、煤倉煤位、溫度等傳感器的參數(shù)及數(shù)據(jù)監(jiān)測。

1.3 圖像監(jiān)控系統(tǒng)

每個轉載點、給煤點、煤倉上下口、驅動部、機尾滾筒處安裝高清攝像儀，并且在地面進行錄像存儲；圖像監(jiān)控信號，布置百兆光纖進行傳輸，視頻監(jiān)控系統(tǒng)與膠帶機控制系統(tǒng)網(wǎng)絡分開。

1.4 語音預警聯(lián)動

膠帶機道沿線安裝擴音電話用于語音報警，作為膠帶機的聯(lián)動預警裝置。

1.5 產(chǎn)量均衡系統(tǒng)

為高效率完成煤礦日常生產(chǎn)，系統(tǒng)從“煤倉煤位均衡”和“總產(chǎn)量均衡”兩個方面進行煤流產(chǎn)量均衡控制策略。在煤量不均衡的情況下，及時發(fā)出系統(tǒng)預警，通過過煤量及煤倉存煤量，及時調整膠帶機、給煤機的啟停及運速，確保整個膠帶運輸系統(tǒng)的安全、高效、經(jīng)濟運轉。

1.6 專家決策系統(tǒng)

系統(tǒng)首先對膠帶運輸系統(tǒng)進行分解，分為機械和電氣兩個大類。根據(jù)類別不同，通過系統(tǒng)進行分類管理，對機械及電氣部分指定對應的檢修維護周期、報廢周期、日檢修內容、周檢修內容、月檢修內容和年檢修內容。系統(tǒng)根據(jù)設置的周期自動預計提醒檢修內容，同時可以打印生成檢修清單，方便人員檢修。

針對膠帶機運行過程中出現(xiàn)的故障問題，及時進行閉環(huán)跟蹤，跟進隱患處理進度，保證集控系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。通過膠帶機運行數(shù)據(jù)的采集、統(tǒng)計、分析，形成膠帶機運行、檢修、更換等統(tǒng)計表，以詳實的技術數(shù)據(jù)做好膠帶機安全運行的技術支持，對可能存在的故障問題提前預警，預知性維護膠帶機設備，降低膠帶機出現(xiàn)故障的風險。

1.7 智能APP 系統(tǒng)

在膠帶機道沿線建立無線WIFI 基站，在手機上安裝客戶端軟件，將膠帶機的啟停、故障查詢、視頻監(jiān)控等操作移入客戶端，從而達到現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)膠帶機的問題后，可以及時停車，故障處理完畢后迅速開車的效果，減少膠帶機故障停車時間，提高運行效率。系統(tǒng)主要依托于已建設的膠帶運輸自動化系統(tǒng)，使手持移動終端設備可通過無線網(wǎng)絡讀寫膠帶運輸系統(tǒng)運行參數(shù)。

1.8 設備點檢系統(tǒng)

根據(jù)井下膠帶機的現(xiàn)狀、需求，特別定制設備點檢管理系統(tǒng)。通過集成點檢儀采集設備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，將采集的設備運行數(shù)據(jù)與設備身份識別碼關聯(lián)，導入點檢系統(tǒng)，實現(xiàn)膠帶機的設備點檢、故障發(fā)現(xiàn)及處理、統(tǒng)計分析全過程智能管理，加強故障處理情況監(jiān)督，提升企業(yè)管理水平。

設備點檢系統(tǒng)主要由設備點檢、生產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)集成等部分組成。

2 智能化精確控制系統(tǒng)主要優(yōu)點

2.1 社會效益

（1）提高安全保障能力。通過提升井下膠帶機現(xiàn)場裝備水平，實現(xiàn)膠帶系統(tǒng)的遠程集控操作，減少崗點人員，將富余人員補充至檢修人員隊伍中，保障膠帶機及人員安全。

（2）改善煤礦員工的生產(chǎn)條件，提高煤礦社會地位。智能化精確控制系統(tǒng)的建設，大幅降低了礦工的勞動強度，由原來的粗放型生產(chǎn)模式向精細化生產(chǎn)模式轉變。工作方式的改變，必將促進員工形象的轉變，從而提高煤礦社會地位。

（3）節(jié)能減排、實現(xiàn)本安煤礦的目標。智能化精確控制系統(tǒng)的建設，必將提高膠帶機系統(tǒng)運行的安全可靠性，可實時監(jiān)測膠帶機各設備的運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對設備的實時動態(tài)管理，以科技保安全，成為實現(xiàn)本質安全煤礦的有效途徑。

（4）提高員工的整體素質，促進社會進步。隨著膠帶集控系統(tǒng)智能化水平的不斷提升，對井下職工業(yè)務技能水平的要求也隨之提高。新設備的使用、工作環(huán)境的改善，必將改變煤礦工人“黑大傻粗”的企業(yè)形象，鍛煉一批熟練操作、維修新膠帶集控系統(tǒng)機的職工，提升企業(yè)的整體水平。

2.2 經(jīng)濟效益

（1）減崗效益。礦智能化精確控制系統(tǒng)，真正實現(xiàn)了膠帶崗點的無人值守，生產(chǎn)效率大幅度提高。

（2）節(jié)能效益。智能化精確控制系統(tǒng)改造后，通過實時煤流監(jiān)測，采用順煤流開機等方式，減少了膠帶機的空運時間，降低了膠帶機、給煤機等電氣設備及托輥、機架等機械設備的磨損，大大提高了膠帶機的運行效率及穩(wěn)定性，降低了電能的損耗，實現(xiàn)了節(jié)能降耗的工作目標。

3 結語

智能化精確控制系統(tǒng)適合于當前煤礦企業(yè)對原煤運輸系統(tǒng)智能化改造提升的需要，膠帶集控系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)等融合在一起，構成一個完整的操作、調度、監(jiān)視網(wǎng)絡，實現(xiàn)對整個井下運輸系統(tǒng)的遠程監(jiān)控。智能化精確控制系統(tǒng)的完成，提高了原煤運輸?shù)纳a(chǎn)效率，降低膠帶運輸系統(tǒng)的事故率，減少膠帶機的故障處理時間，減少膠帶機現(xiàn)場操作人員的數(shù)量，提高了膠帶機整體的經(jīng)濟效益，為煤炭企業(yè)實現(xiàn)高產(chǎn)高效、減人提效、安全生產(chǎn)的目標提供了技術保障。