1、概述
煤矿企业的原煤主运输系统通常采用带式输送机。该运输系统承担着井下采掘面原煤运往地面储煤仓的重任，系统运行的效率与安全直接影响企业的经济效益。由于原煤运输线路长、生产环节多、工艺复杂、运输量不均衡、设备负荷变化大、频繁停车等原因，造成用人多、电力损耗大，事故率居高不下。现代煤矿不断追求高产高效，唯有采用先进的控制方式，实现运输过程和生产过程的自动化集中监视与控制，最终实现减人提效的目标。
本文主要介绍小屯矿全矿井带式输送机集中监控系统的研制与应用情况。该系统集控制、监视、监测、保护和管理的功能于一体，实现了原煤运输系统整体自动化、智能化及控制与管理一体化。
2、系统监测对象和功能
(1)监测对象
监测对象主要包括6台给煤机、1台振动筛、1台破碎机和21台带式输送机，运输路线总长度为3120 m，输送能力为300 t/h。共分为6个工艺流程，双生产线并联运行。
(2)主要功能
1)多种操作方式
每台设备机头旁均设有就地操作控制箱，其控制方式有集中联动、集中手动、就地联动、就地手动及禁止起动等方式，系统操作灵活、可靠。集中方式时，则设备由集控室操作员通过上位机操作。
2)多种流程选择
在联动方式下，可根据工艺选择运输流程。选择顺煤流时，带式输送机启动按顺煤流方向，并根据输送机速度、长度延时开车，以减少运行时间，系统停止或无煤时延时自动停车；重载启动时按逆煤流方向启动。
3)完善的保护
按《煤矿安全规程》规定，设置了跑偏、打滑、撕裂、煤位等传感器。当检测到故障时，系统进行报警，严重故障时紧急停车，有效地防止事故的发生和故障扩大化。带式输送机主滚筒和机头设置并联运行的双温度、烟雾传感器，并设置超温洒水装置。当检测到烟雾或超温时系统报警、设备停机并自动洒水。
4)实时监测
运行中对电机的电流进行实时监测分析，当发生电流超限或突变时报警，严重时停机。
5)实现系统监视网络
有强大的信息处理功能，其报警信息、运行参数、操作记录等信息自动形成标准格式的数据库文件，并在硬盘长期保存，供信息系统调用。集控系统与调度电话系统、工业电视系统一起构成完整的操作、调度、监视网络，可实现对整个系统的遥测、遥信、遥控。
3、系统配置
整个集中控制系统由上位机部分、PLC可编程序控制器部分、现场设备及传感器三大部分组成，系统还具有现场视频监视系统和选播语音通讯系统。
(1)上位机部分
上位机部分主要由2台工控机、2台大屏幕显示器、打印机、不间断电源等组成。
上位机安装在集中控制室内，正常工作时2台同时运行，互为备用，1台出现故障时，不影响系统的运行。配置为PⅢ-800型CPU/128 M内存/40 G硬盘/40速光驱／大屏幕监示器。
上位机运行组态软件RSView32和通讯软件RSLinx。RSView32软件运行于Windows环境下，提供数据采集、监控、以及信息管理等功能。它使用1个开放型平台．支持ODBC、OLE、DDE和OPC标准，具有齐全的目标定位式（Object-Oriented）编程、报警、趋势图、事件检测、数据输入、通信等功能，支持具有1500个外部标签的开放型数据库，是一种适应高速度和高可靠性要求的开放的组态软件。系统在RSView32平台上开发和运行，具有以下功能：
1)动态监控
形象逼真的动态监控界面，操作灵活方便。
2)实时显示
设备的状态实时显示，在集控方式下通过鼠标、键盘对设备进行操作。
3)实时报警
设备运行故障和工艺参数异常在监控上位机实时报警，并在计算机硬盘上永久记录。
4)自动记录
对电流等工艺参数自动记录，并显示实时的或历史的资料曲线。
(2) PLC部分
系统采用全分布式控制结构，见图1所示。主控室位于地面，在地面和井巷中共设9个PLC控制站，即1个总站( HSC)和8个分站（CSl-CS8），各站分别配置CPU单元；在主控室设2台上位监控机，运行人机界面软件RSVIEW32。各PLC站与上位机之间通过工业局域网DH485联接。PLC控制站负责现场设备的数据采集和控制，通过上位机，可对整个系统的设备进行远程监视和集中控制。
系统采用美国ROCKWELL公司A-B品牌的PLC，地面主控制站为SLC5/03型，井下控制站为MicroLogix1500型。SLC5/03支持远程I/O和本地扩展功能，支持各种离散量、模拟量及特殊功能模块，最大容量为8192个I/O点，内置一个RS232和一个DH-485通讯口，是一种功能高度集成的中型规模的控制器。MicroLogix1500支持本地扩展功能，支持离散量和模拟量模块，最大容量为150多个I/O点，内置1个RS232通讯口，是一种灵活紧凑的小型控制器。这两种产品均提供了功能强大的处理器指令集、高级的编程工具以及可扩展的产品功能，适用于在工业环境组建完善、灵活的自动化控制系统。
DH-485通讯网络是由A-B公司推出的一种工业通讯协议，支持多达32个节点，无中继，单链路通讯距离达1200 m，通讯速率9600~19200 bps可选。本系统建立了两个通讯链路，通过CSl~CS5及HCS的RS232通讯口建立了链路1，由CS6~CS8、HCS的DH485通讯口及上位机建立了链路2，在每个链路上各设1个中继器。通过数据通讯网络将各控制站联接成一个整体。
(3)现场设备及传感器部分
1)控制方式
每台设备机头旁均设有就地操作控制箱，其控制方式有集控（自动、手动）、就地和原系统等方式，使系统操作灵活方便。当系统出现故障时，可切换到原有系统正常运行。
2)自诊断功能
系统软件具有自诊断功能，在设备起动前，对设备的保护装置和传感器及设备环境（如电网电压是否正常）进行一次自检；设备起动时，还可以实现从现场反馈实际状态信号，防止指令与现场设备运行状态不一致。
3)运输流程
在联动方式下，可根据工艺选择运输流程，带式输送机启动按顺煤流方向，并根据其速度、长度延时开车，以减少运行时间；重载启动时，按逆煤流方向启动；系统停止或无煤时延时自动停车。
4)设置各类保护
a．长度大于30 m的带式输送机，设置跑偏开关；长度小于50 m的带式输送机在机头、机尾各设置一对跑偏开关；对于大于50 m的带式输送机，每隔50 m设置一对跑偏开关，一级跑偏用于故障报警，二级跑偏用于故障停车。
b．所有带式输送机均设置速度传感器，用于检测打滑及超速等异常情况。
c．在给煤机或溜槽处加装胶带纵向撕裂保护，以防止有大型异物时损坏胶带事故的扩大化。
d．在易发生堵塞的溜槽加装溜槽堵塞传感器，防止溜槽堵塞而损坏胶带机。
e．所有滚筒设置温度传感器，实时检测滚筒温度；在机头设置双感烟探测器与双温度传感器，并联运行，当一个感测到烟雾或高温即报警；设有自动洒水装置。当带式输送机严重打滑产生高温或发生火灾时，设备停机并自动洒水。
f．带式输送机每100 m设起动预警装置，设备启动前发出预警信号，提示有关人员立即远离设备。
g．对所有电机的电流监测，运行中对电机的电流进行分析，并与速度传感器配合报告空载、重载、电机空转等状态。
h．煤仓设置高低煤位传感器。
1．当有故障发生时，系统同时发出声光报警，并在硬盘上记录。对停机类故障，故障设备和上游设备立即停止运行，其下游设备待煤流排空后经延时依次停止运行。
j．对需要在现场试验的保护装置，安装试验反馈信号（电铃），试验保护可靠时，发出声音信号。
k．为解决双生产线同时运行时煤量的平衡问题，对其中一条生产线的给煤机使用变频器调节给煤量，减少重载停车次数。
1．在相应地点分别安装8台摄像机，组成工业电视系统，并在相应长度安装信号放大器，以保证信号清晰可靠。
m．各操作点与集控室之间通过选播语音通讯系统进行联系，以保证各操作点现场情况的快速汇报与反馈，语音通讯具有选播与群呼的双向双工通讯功能，语音清晰洪亮，即使在设备噪音很大的现场
也能保证通讯的可靠性。
4、控制原理及软件
本系统控制软件的开发工具采用RSLogix500软件，它提供了基于Windows的操作接口和丰富的指令集。DH-485网络采用RSLinx软件进行网络组态，实现网络通讯。控制软件采用梯形图编制，通过通讯网络由上位机下载到PLC中。
PLC控制软件包括以下参数组态或功能模块：
(1)参数组态
系统的基本参数组态包括控制器型号、通讯信道组态、电源模块组态、I/O模块的组态等。
(2)功能模块
1)系统安全处理模块
主要包括上电复位、系统自诊断、急停或事故处理等。
2)块传输处理模块
控制站间的通讯采用块传输机制进行。
3)模拟量处理模块
包括模拟量模块的组态、模拟量数据的量程变换运算等。
(3)运算
1)电流参数处理运算
包括电机电流超限分析和突变分析。
2)设备逻辑控制运算
5、系统特点
(1)可靠性高
选用先进的美国ROCKWELL公司A-B品牌的MicroLogix1500可编程控制器。系统的实时性好，可靠性高，数据处理速度快。McroLogix1500具有32K程序内存及4K附加数据内存的存贮能力，具有多达99个编程指令，典型扫描时间仅0.9 ms/K。
(2)安全性好
采用全分布式控制结构，系统具有较高的安全性，各站之间既相互独立又相互联系，局部出现故障，不会导致整个系统瘫痪。
(3)通讯距离远
通讯网络速度快，距离远，可靠性高。DH485网络是实时工业控制局域网络，提供了在PLC之间、PLC与HMI工作站及远程I/O控制站之间的实时、快速的对等通讯，通讯波特率达19.2 kbps，两节点之间最大通讯距离达3050 m。
(4)操作方便
界面直观友好，操作简便，功能齐全。RS-VIEW32软件是一种可集成的、基于组件的HMI系统，为直观、有效的监视和运行控制系统提供了极大的灵活性。
(5)布线方便
由于采用远距离通讯网络，使布线更加方便，并大大减少电缆用量。
(6)维护方便
维护方便，运行费用低。系统扩展方便，可随时增加节点，并可通过网络由集控室在线修改程序。控制器和网络可靠性高，维护工作量小。
6、结语
