一、系統(tǒng)概況

恒源煤礦皮帶集控系統(tǒng)以地面控制為主、井下為輔的操作方式，配有視頻監(jiān)控及語音廣播系統(tǒng)，保障設備的安全運行。目前,井下皮帶集控系統(tǒng)已實現(xiàn)井下9部皮帶機、5部煤倉給煤機的遠程控制，通過光纖進行數(shù)據(jù)傳輸，最終數(shù)據(jù)上傳至地面集控室工控機，完成遠程控制及數(shù)據(jù)顯示。

設備包括:

二、集控技術要求

(一)系統(tǒng)組成

1.井下膠帶運輸視頻集中控制采用計算機分布式控制系統(tǒng)，利用1000M工業(yè)以太環(huán)網作為通信平臺，控制系統(tǒng)由地面監(jiān)控中心，井下防爆兼本安型可編程控制器和系統(tǒng)線纜網絡組成。

2.地面控制中心由兩臺工業(yè)控制計算機，語音調度主機、硬盤錄像系統(tǒng)等組成。地面兩臺計算機采用冗余技術，互為備用。

3.井下防爆兼本安型可編程控制器，采用西門子可編程控制器為核心，分別完成信號采集及控制相關設備任務，并通過1000M工業(yè)以太環(huán)網與地面監(jiān)控主站通信，以達到設備單臺、設備間連鎖集控。

4.系統(tǒng)的控制方式為PLC主控站+人機界面操作屏。系統(tǒng)主要由控制中心、傳輸網絡和井下控制器等組成。

5.具體包含以下幾部分：（1）調度監(jiān)控屏；（2）皮帶控制系統(tǒng)；（3）視頻部分；（4）擴音電話系統(tǒng)。

6.控制中心(含監(jiān)控顯示系統(tǒng))：控制中心設置在地面指揮控制中心，通過工作站和工業(yè)電視系統(tǒng)、擴音電話聯(lián)絡系統(tǒng)、對皮帶及相關設施進行集中控制和監(jiān)視。

7.現(xiàn)場總線+工業(yè)以太網網絡結構：利用井下可編程控制器組建的現(xiàn)場總線網絡作為井下皮帶控制系統(tǒng)的底層網絡，實現(xiàn)皮帶及相關設備的實時控制及信號采集，利用1000M工業(yè)以太環(huán)網實現(xiàn)和地面調度指揮中心的控制中心工作站的連接通信，實現(xiàn)遠程集中控制。

(二)系統(tǒng)功能

系統(tǒng)完成實施后，操作員可在集控室終端上監(jiān)視控制運輸皮帶生產過程，完成對運輸皮帶生產及相關環(huán)節(jié)的監(jiān)控任務，實現(xiàn)礦井皮帶運輸生產系統(tǒng)的綜合自動化。具體功能如下：

1.實時運行參數(shù)監(jiān)測。各監(jiān)控系統(tǒng)實時采集生產工況參數(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。生產實時監(jiān)測數(shù)據(jù)可以可存貯于生產實時數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)庫中，可實現(xiàn)歷史回顯、歷史趨勢分析等進行綜合分析。

4.設備故障及模擬量超限報警。當設備故障或模擬量超限時，生產監(jiān)測及管理網絡同步顯示故障設備名稱，并可實現(xiàn)語音報警等功能。服務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.具有故障自診斷功能。

（1）網絡故障自診斷。當網絡由于發(fā)生斷線、干擾等傳輸問題時，網絡會自動偵測到，并發(fā)出報警；

（2）PLC故障自診斷。PLC的掃描器和適配器發(fā)生故障時，系統(tǒng)會通過網絡的通訊情況判斷故障，并發(fā)出報警；PLC的I/O模塊發(fā)生故障時，CPU會通過I/O模塊的狀態(tài)位偵測到故障及故障內容，系統(tǒng)會發(fā)出報警；

（3）傳感器和信號線故障診斷。模擬量的傳感器或信號線發(fā)生斷線故障時，PLC通過測量值判斷故障并發(fā)出報警。

6.多功能顯示。

（1）工況圖顯示。工況圖動態(tài)顯示整個系統(tǒng)所有皮帶機、給煤機、轉載皮帶運行的工況，以及主要保護有關參數(shù)信息。

（2）信息圖顯示。實時顯示皮帶、給煤機的開、停狀態(tài)和煤倉煤位高度。如皮帶開停狀態(tài)、檢修狀態(tài)、電機功率等參數(shù)。

（3）故障及保護顯示。同時實時顯示皮帶和各種保護傳感器的工作狀態(tài)，顯示皮帶的故障類型，分站之間通信是否異常。

（4）歷史查詢。設備開停記錄、電機功率、歷史趨勢圖查看、相關數(shù)據(jù)報表顯示和歷史數(shù)據(jù)查詢。

7.保護功能。系統(tǒng)能夠自動實現(xiàn)皮帶控制的多種要求外，還可以實現(xiàn)地面集中控制、程序流程控制、井下就地檢修控制。實現(xiàn)自動控制時，計算機首先完成內部自檢，沿線預警信號，執(zhí)行開/停機及各種保護和信號的處理，系統(tǒng)具備故障狀態(tài)下緊急停車功能。系統(tǒng)具有皮帶低速打滑、機頭堆煤，滿倉，超溫灑水，煙霧，滾筒超溫，沿線急停和跑偏等保護。

8.語音功能。如果出現(xiàn)事故異常，地面集控室通過語音系統(tǒng)給出語音報警提示信號，也可以實現(xiàn)開車前預警提示。

9.光纖工業(yè)電視。通過視頻攝像儀，采集現(xiàn)場圖像信息，利用1000M工業(yè)以太環(huán)網傳輸平臺上傳到集控室，配合工況圖可以直觀方便對井下設備進行控制。

10.專家決策功能。對膠帶運輸機運行中出現(xiàn)的故障或檢修中發(fā)現(xiàn)的問題進行閉環(huán)跟蹤，直到問題的到解決，保證了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。同時通過C/S的應用程序實時讀取皮帶控制系統(tǒng)的控制數(shù)據(jù)，為統(tǒng)計膠帶運輸機運行時間和帶載運行時間進行采集和統(tǒng)計。從而形成了膠帶運輸系統(tǒng)的設備運轉率、設備可運轉率、故障停機率、設備完好率的柱狀圖，為職能部門制定、優(yōu)化巡檢計劃提供數(shù)據(jù)支持。

(三)控制模式

為了滿足日常運行、檢修、故障處理等需要，具備三種控制模式：就地檢修控制、遠程手動控制和遠程自動控制。操作人員可采用不同方式控制各設備的啟動和停止。

1.就地檢修控制

當日常檢修或故障處理以及特殊需要時，操作人員可在井下現(xiàn)場對設備進行就地控制。

2.遠程手動控制

在這種方式下，操作人員只需在地面控制中心操作鍵盤或鼠標，控制井下各條皮帶和給煤機的啟停以及故障解除等，并且通過計算機語音系統(tǒng)發(fā)布開車提示命令。這種情況系統(tǒng)設備會根據(jù)閉鎖關系響應操作人員操作。

3.遠程自動控制

在這種方式下，操作人員只需在地面控制中心操作鍵盤或鼠標選擇系統(tǒng)啟停流程，可實現(xiàn)系統(tǒng)的一鍵順/逆煤流啟停。

(四)具體要求

系統(tǒng)采用分布式結構，在井下各設備機頭處就近設立一套礦用隔爆兼本安型可編程控制主站，完成對該系統(tǒng)受控設備的集中控制；地面設立工程師站，雙機熱備，遠程監(jiān)測控制系統(tǒng)設備，實時顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)，及時播報系統(tǒng)故障及報警點，形成歷史記錄，供后期查詢及打印報表等。

擴音電話系統(tǒng)按照煤流走向進行布置設計，設備主要包括網關+話機的模式。

1.系統(tǒng)監(jiān)測信號

模擬量檢測的數(shù)據(jù)主要有：電機功率、煤倉煤位、200kW以上電機溫度、液壓系統(tǒng)壓力數(shù)據(jù)值等。

數(shù)字量檢測的數(shù)據(jù)主要有：皮帶機啟動開關接觸器的狀態(tài)、急停傳感器的狀態(tài)、跑偏傳感器的狀態(tài)、煙霧傳感器的狀態(tài)、堆煤傳感器的狀態(tài)、系統(tǒng)集控/就地/檢修/工作模式。

數(shù)據(jù)自動采集主要由PLC實現(xiàn)，PLC模擬量輸入模塊通過傳感器連續(xù)檢測設備運行狀態(tài)，并通過程序設置超限報警，有效預防事故的發(fā)生事故擴大。

2.系統(tǒng)控制信號

系統(tǒng)可以控制皮帶機電機、給煤機電機、溜煤眼氣缸的開停。

PLC的數(shù)字量輸入模塊將各種開關量信號采集到PLC中作為邏輯處理的條件和依據(jù)，控制設備的啟停。

3.線纜分配

系統(tǒng)主要依托1000M工業(yè)以太環(huán)網，就近接入工業(yè)以太環(huán)網交換機，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、圖像等信息的傳輸。

4．系統(tǒng)使用軟件必須為正版軟件。

二、地面集控操作流程及注意事項

（一）皮帶運輸集中控制操控員資格要求：

1.集控員必須經過專職培訓，經考試合格后方可上崗操作。?

2.集控員必須嚴格執(zhí)行<皮帶機集控管理制度>，<集控室管理制度>，<集控員交接班制度>，<集控員操作規(guī)程>等相關制度。

3.集控員必須清楚掌握集控系統(tǒng)包含的各部皮帶輸送機基本情況及集控系統(tǒng)所有部件運行操作程序（操控臺、監(jiān)視臺）。

4.集控操作員必須清楚各部皮帶輸送機所對應的設備數(shù)據(jù)正常值、視頻監(jiān)控地點。

（二）集控員操作規(guī)程：

1.集控員必須嚴格按照操作程序進行操作，操作過程中，必須保持精神高度集中，不得出現(xiàn)誤操作。

2.集控員接班操作前的準備工作：

（1）集控員檢查各項紀律是否齊全，并與上班集控員進行交接班，掌握上班運轉情況、遺留問題及本班注意事項。

（2）集控員進入操作臺，檢查控制臺、監(jiān)視臺各個部件（顯示 器、鼠標）是否正常。

（3）集控員檢查控制臺所控制各部皮帶輸送機控制狀態(tài)模式、參數(shù)設置、各個傳感器設置是否正常。

（4）集控員利用擴音系統(tǒng)或電話與井下現(xiàn)場巡檢員取得聯(lián)系，依此對各部皮帶輸送機進行就地控制、聯(lián)鎖遠程控制試驗，配合井下巡檢員并對煙霧、急停、堆煤、閉鎖裝置等各種保護進行試驗，并做好記錄，無問題后，通知井下現(xiàn)場巡視員將皮帶運輸機打到遠程控制狀態(tài)。

3.遠程控制皮帶輸送機操作程序：

（1）根據(jù)井下煤倉存煤情況，進行開停各皮帶運輸系統(tǒng)。

（2）開車前，通知相應的皮帶運輸巷內巡檢人員，利用井下電話及擴音系統(tǒng)警告所有人員離開皮帶輸送機轉動部位及運輸區(qū)域、進入安全區(qū)域。并通知巡檢人員檢查各設備是否存在問題。

（3）現(xiàn)場巡視員檢查各部設備，無問題后，并確保皮帶具備運行條件，匯報集控員，集控員確認巡檢人員及其他人員進入安全區(qū)域后，方可開車。

（4）點擊控制臺面板上需要啟動的皮帶運輸線的“啟動”按鈕，皮帶機及給煤機正常延時運轉，觀察皮帶機、給煤機啟動情況，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時點擊相應的“急?！卑粹o，停車。通知現(xiàn)場巡視員到現(xiàn)場進行檢查，排除問題后，方可再次按程序進行啟動。

（5）運轉過程中，集控員時刻關注控制臺界面中各個皮帶機，給煤機運轉狀況及各部皮帶機的煤量變化情況，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時停車。并及時通知巡檢員到達現(xiàn)場進行處理，無問題后方可正常按程序開車。

（6）煤倉空倉或煤倉滿后，點擊控制臺面板上運行皮帶運輸線的“停止”按鈕，給煤機及皮帶機?正常延時停機。

（三）集控操作方式

1. 檢修模式

控制主界面選擇檢修模式，單個設備設定啟動、停止按鈕，啟動前，通過語音廣播系統(tǒng)向井下皮帶沿線喊話，確保皮帶可安全啟動。按下打點按鈕，2s后，按下皮帶啟動按鈕，皮帶啟動，可觀察皮帶反饋、電流及視頻確定皮帶正常啟動；皮帶停止，按下打點按鈕，4s后按下皮帶停止按鈕，皮帶停止，觀察反饋、電流及視頻圖像確定皮帶正常停止。

2. 手動模式

控制主界面選擇手動模式，設備間連鎖，設備啟動，前級設備啟動正常運行后后級設備方可啟動。設備停止，后級設備停止后再停止前級設備。

3. 自動模式

控制主界面選擇自動模式，選擇流程一或流程二，按下一鍵啟動按鈕，根據(jù)流程實現(xiàn)設備間連鎖啟動。按下一鍵停止按鈕，根據(jù)流程實現(xiàn)設備間連鎖停止。

4. 急停

通過視頻發(fā)現(xiàn)設備出現(xiàn)問題，可在地面按下單條皮帶停止、系統(tǒng)急停按鈕，停止皮帶運行。

5. 系統(tǒng)復位

設備出現(xiàn)故障，恢復后按下界面單機復位或系統(tǒng)復位按鈕，復位故障后，方可開車。

6. 故障查詢

設備出現(xiàn)故障后，上位機可記錄故障，選擇相應時間段，查詢各個設備出現(xiàn)的故障。

7. 開停查詢

設備啟動正常運行后，上位機可記錄設備開停及運行時間。

8. 故障處理

(1)上位機語音報警皮帶通信故障，確定相應皮帶機頭的設備供電是否正常，正常，再確定光纜是否有斷點，若有，需要熔接光纜。

(2)皮帶無法啟動，需要現(xiàn)場打開PLC網關，確定啟動命令執(zhí)行后PLC的DO點是否點亮及相應繼電器是否輸出。若無，需要更換繼電器確認，再次無法啟動，確認現(xiàn)場皮帶機綜保是否正常。

(3)應急開機，單個設備出現(xiàn)故障，但現(xiàn)場未及時處理需要開車時，上位機屏蔽相應保護。

(4)設備檢修時，需要檢修人員和地面上位機核對保護出現(xiàn)故障是否一致，檢查保護準確、可靠性。

注意事項：

1. 集控員必須清楚掌握集控系統(tǒng)包含的各部皮帶機，掌握井下皮帶運輸系統(tǒng)。

2.集控員必須時刻關注控制臺界面中各個皮帶機，給煤機運轉狀況及各部皮帶機的煤量變化情況，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時停車。

3. 開車前，集控員要利用井下擴音系統(tǒng)及語音打點系統(tǒng)警告所有人員遠離皮帶機、進入安全區(qū)域。

4.開車前，要與井下巡檢員進行聯(lián)系，確認設備無問題后方可開車。

5.每班開車前，要與井下巡檢人員聯(lián)系，配合井下巡檢員進行對皮帶機各保護進行試驗，確保各保護正常后方可開車。

6.開車前，要進行打點開車，主運系統(tǒng)可以不用回點，對于與各個采煤或掘進頭搭接的皮帶機，必須進行回點后方可開車。與各個采煤或掘進頭搭接的皮帶機的轉載點必須安排崗位司機，防止大塊矸石、雜物進入系統(tǒng)。