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(shè)備的安全運(yùn)行。目前,井下皮帶集控系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)井下9部皮帶機(jī)、5部煤倉給煤機(jī)的遠(yuǎn)程控制，通過光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，最終數(shù)據(jù)上傳至地面集控室工控機(jī)，完成遠(yuǎn)程控制及數(shù)據(jù)顯示。

設(shè)備包括:

二、集控技術(shù)要求

(一)系統(tǒng)組成

1.井下膠帶運(yùn)輸視頻集中控制采用計(jì)算機(jī)分布式控制系統(tǒng)，利用1000M工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)作為通信平臺(tái)，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(wǎng)絡(luò)組成。

2.地面控制中心由兩臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，語音調(diào)度主機(jī)、硬盤錄像系統(tǒng)等組成。地面兩臺(tái)計(jì)算機(jī)采用冗余技術(shù)，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(hào)采集及控制相關(guān)設(shè)備任務(wù)，并通過1000M工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)與地面監(jiān)控主站通信，以達(dá)到設(shè)備單臺(tái)、設(shè)備間連鎖集控。

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

5.具體包含以下幾部分：（1）調(diào)度監(jiān)控屏；（2）皮帶控制系統(tǒng)；（3）視頻部分；（4）擴(kuò)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(shè)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(kuò)音電話聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)、對(duì)皮帶及相關(guān)設(shè)施進(jìn)行集中控制和監(jiān)視。

7.現(xiàn)場總線+工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：利用井下可編程控制器組建的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)作為井下皮帶控制系統(tǒng)的底層網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)皮帶及相關(guān)設(shè)備的實(shí)時(shí)控制及信號(hào)采集，利用1000M工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)和地面調(diào)度指揮中心的控制中心工作站的連接通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制。

(二)系統(tǒng)功能

系統(tǒng)完成實(shí)施后，操作員可在集控室終端上監(jiān)視控制運(yùn)輸皮帶生產(chǎn)過程，完成對(duì)運(yùn)輸皮帶生產(chǎn)及相關(guān)環(huán)節(jié)的監(jiān)控任務(wù)，實(shí)現(xiàn)礦井皮帶運(yùn)輸生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化。具體功能如下：

1.實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測。各監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)工況參數(shù)，可以采用圖形、報(bào)表的形式顯示系統(tǒng)的實(shí)時(shí)工況及目前產(chǎn)量、倉儲(chǔ)等。

2.實(shí)時(shí)過程控制。分析采集的參數(shù)，各系統(tǒng)自動(dòng)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(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)可以可存貯于生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)庫中，可實(shí)現(xiàn)歷史回顯、歷史趨勢(shì)分析等進(jìn)行綜合分析。

4.設(shè)備故障及模擬量超限報(bào)警。當(dāng)設(shè)備故障或模擬量超限時(shí)，生產(chǎn)監(jiān)測及管理網(wǎng)絡(luò)同步顯示故障設(shè)備名稱，并可實(shí)現(xiàn)語音報(bào)警等功能。服務(wù)器將該故障信息存入故障信息數(shù)據(jù)庫，供以后統(tǒng)計(jì)分析。

5.具有故障自診斷功能。

（1）網(wǎng)絡(luò)故障自診斷。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)由于發(fā)生斷線、干擾等傳輸問題時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)自動(dòng)偵測到，并發(fā)出報(bào)警；

（2）PLC故障自診斷。PLC的掃描器和適配器發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)的通訊情況判斷故障，并發(fā)出報(bào)警；PLC的I/O模塊發(fā)生故障時(shí)，CPU會(huì)通過I/O模塊的狀態(tài)位偵測到故障及故障內(nèi)容，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警；

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

6.多功能顯示。

（1）工況圖顯示。工況圖動(dòng)態(tài)顯示整個(gè)系統(tǒng)所有皮帶機(jī)、給煤機(jī)、轉(zhuǎn)載皮帶運(yùn)行的工況，以及主要保護(hù)有關(guān)參數(shù)信息。

（2）信息圖顯示。實(shí)時(shí)顯示皮帶、給煤機(jī)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(jī)功率等參數(shù)。

（3）故障及保護(hù)顯示。同時(shí)實(shí)時(shí)顯示皮帶和各種保護(hù)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(shè)備開停記錄、電機(jī)功率、歷史趨勢(shì)圖查看、相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)表顯示和歷史數(shù)據(jù)查詢。

7.保護(hù)功能。系統(tǒng)能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)皮帶控制的多種要求外，還可以實(shí)現(xiàn)地面集中控制、程序流程控制、井下就地檢修控制。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制時(shí)，計(jì)算機(jī)首先完成內(nèi)部自檢，沿線預(yù)警信號(hào)，執(zhí)行開/停機(jī)及各種保護(hù)和信號(hào)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(jī)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(hù)。

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(bào)警提示信號(hào)，也可以實(shí)現(xiàn)開車前預(yù)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(wǎng)傳輸平臺(tái)上傳到集控室，配合工況圖可以直觀方便對(duì)井下設(shè)備進(jìn)行控制。

10.專家決策功能。對(duì)膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障或檢修中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)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(yùn)行。同時(shí)通過C/S的應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)讀取皮帶控制系統(tǒng)的控制數(shù)據(jù)，為統(tǒng)計(jì)膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行時(shí)間和帶載運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行采集和統(tǒng)計(jì)。從而形成了膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率、設(shè)備可運(yùn)轉(zhuǎn)率、故障停機(jī)率、設(shè)備完好率的柱狀圖，為職能部門制定、優(yōu)化巡檢計(jì)劃提供數(shù)據(jù)支持。

(三)控制模式

為了滿足日常運(yùn)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(yuǎn)程手動(dòng)控制和遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。操作人員可采用不同方式控制各設(shè)備的啟動(dòng)和停止。

1.就地檢修控制

當(dāng)日常檢修或故障處理以及特殊需要時(shí)，操作人員可在井下現(xiàn)場對(duì)設(shè)備進(jìn)行就地控制。

2.遠(yuǎn)程手動(dòng)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(biāo)，控制井下各條皮帶和給煤機(jī)的啟停以及故障解除等，并且通過計(jì)算機(jī)語音系統(tǒng)發(fā)布開車提示命令。這種情況系統(tǒng)設(shè)備會(huì)根據(jù)閉鎖關(guān)系響應(yīng)操作人員操作。

3.遠(yuǎn)程自動(dòng)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(biāo)選擇系統(tǒng)啟停流程，可實(shí)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(jié)構(gòu)，在井下各設(shè)備機(jī)頭處就近設(shè)立一套礦用隔爆兼本安型可編程控制主站，完成對(duì)該系統(tǒng)受控設(shè)備的集中控制；地面設(shè)立工程師站，雙機(jī)熱備，遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)設(shè)備，實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)，及時(shí)播報(bào)系統(tǒng)故障及報(bào)警點(diǎn)，形成歷史記錄，供后期查詢及打印報(bào)表等。

擴(kuò)音電話系統(tǒng)按照煤流走向進(jìn)行布置設(shè)計(jì)，設(shè)備主要包括網(wǎng)關(guān)+話機(jī)的模式。

1.系統(tǒng)監(jiān)測信號(hào)

模擬量檢測的數(shù)據(jù)主要有：電機(jī)功率、煤倉煤位、200kW以上電機(jī)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(jī)啟動(dòng)開關(guān)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(dòng)采集主要由PLC實(shí)現(xiàn)，PLC模擬量輸入模塊通過傳感器連續(xù)檢測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并通過程序設(shè)置超限報(bào)警，有效預(yù)防事故的發(fā)生事故擴(kuò)大。

2.系統(tǒng)控制信號(hào)

系統(tǒng)可以控制皮帶機(jī)電機(jī)、給煤機(jī)電機(jī)、溜煤眼氣缸的開停。

PLC的數(shù)字量輸入模塊將各種開關(guān)量信號(hào)采集到PLC中作為邏輯處理的條件和依據(jù)，控制設(shè)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(wǎng)，就近接入工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，實(shí)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(xiàng)

（一）皮帶運(yùn)輸集中控制操控員資格要求：

1.集控員必須經(jīng)過專職培訓(xùn)，經(jīng)考試合格后方可上崗操作。?

2.集控員必須嚴(yán)格執(zhí)行<皮帶機(jī)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(guān)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(jī)基本情況及集控系統(tǒng)所有部件運(yùn)行操作程序（操控臺(tái)、監(jiān)視臺(tái)）。

4.集控操作員必須清楚各部皮帶輸送機(jī)所對(duì)應(yīng)的設(shè)備數(shù)據(jù)正常值、視頻監(jiān)控地點(diǎn)。

（二）集控員操作規(guī)程：

1.集控員必須嚴(yán)格按照操作程序進(jìn)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(zhǔn)備工作：

（1）集控員檢查各項(xiàng)紀(jì)律是否齊全，并與上班集控員進(jìn)行交接班，掌握上班運(yùn)轉(zhuǎn)情況、遺留問題及本班注意事項(xiàng)。

（2）集控員進(jìn)入操作臺(tái)，檢查控制臺(tái)、監(jiān)視臺(tái)各個(gè)部件（顯示 器、鼠標(biāo)）是否正常。

（3）集控員檢查控制臺(tái)所控制各部皮帶輸送機(jī)控制狀態(tài)模式、參數(shù)設(shè)置、各個(gè)傳感器設(shè)置是否正常。

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

3.遠(yuǎn)程控制皮帶輸送機(jī)操作程序：

（1）根據(jù)井下煤倉存煤情況，進(jìn)行開停各皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)。

（2）開車前，通知相應(yīng)的皮帶運(yùn)輸巷內(nèi)巡檢人員，利用井下電話及擴(kuò)音系統(tǒng)警告所有人員離開皮帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部位及運(yùn)輸區(qū)域、進(jìn)入安全區(qū)域。并通知巡檢人員檢查各設(shè)備是否存在問題。

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

（4）點(diǎn)擊控制臺(tái)面板上需要啟動(dòng)的皮帶運(yùn)輸線的“啟動(dòng)”按鈕，皮帶機(jī)及給煤機(jī)正常延時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察皮帶機(jī)、給煤機(jī)啟動(dòng)情況，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)點(diǎn)擊相應(yīng)的“急?！卑粹o，停車。通知現(xiàn)場巡視員到現(xiàn)場進(jìn)行檢查，排除問題后，方可再次按程序進(jìn)行啟動(dòng)。

（5）運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，集控員時(shí)刻關(guān)注控制臺(tái)界面中各個(gè)皮帶機(jī)，給煤機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況及各部皮帶機(jī)的煤量變化情況，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)停車。并及時(shí)通知巡檢員到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)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(diǎn)擊控制臺(tái)面板上運(yùn)行皮帶運(yùn)輸線的“停止”按鈕，給煤機(jī)及皮帶機(jī)?正常延時(shí)停機(jī)。

（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(gè)設(shè)備設(shè)定啟動(dòng)、停止按鈕，啟動(dòng)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(dòng)。按下打點(diǎn)按鈕，2s后，按下皮帶啟動(dòng)按鈕，皮帶啟動(dòng)，可觀察皮帶反饋、電流及視頻確定皮帶正常啟動(dòng)；皮帶停止，按下打點(diǎn)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(dòng)模式

控制主界面選擇手動(dòng)模式，設(shè)備間連鎖，設(shè)備啟動(dòng)，前級(jí)設(shè)備啟動(dòng)正常運(yùn)行后后級(jí)設(shè)備方可啟動(dòng)。設(shè)備停止，后級(jí)設(shè)備停止后再停止前級(jí)設(shè)備。

3. 自動(dòng)模式

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

4. 急停

通過視頻發(fā)現(xiàn)設(shè)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(yùn)行。

5. 系統(tǒng)復(fù)位

設(shè)備出現(xiàn)故障，恢復(fù)后按下界面單機(jī)復(fù)位或系統(tǒng)復(fù)位按鈕，復(fù)位故障后，方可開車。

6. 故障查詢

設(shè)備出現(xiàn)故障后，上位機(jī)可記錄故障，選擇相應(yīng)時(shí)間段，查詢各個(gè)設(shè)備出現(xiàn)的故障。

7. 開停查詢

設(shè)備啟動(dòng)正常運(yùn)行后，上位機(jī)可記錄設(shè)備開停及運(yùn)行時(shí)間。

8. 故障處理

(1)上位機(jī)語音報(bào)警皮帶通信故障，確定相應(yīng)皮帶機(jī)頭的設(shè)備供電是否正常，正常，再確定光纜是否有斷點(diǎn)，若有，需要熔接光纜。

(2)皮帶無法啟動(dòng)，需要現(xiàn)場打開PLC網(wǎng)關(guān)，確定啟動(dòng)命令執(zhí)行后PLC的DO點(diǎn)是否點(diǎn)亮及相應(yīng)繼電器是否輸出。若無，需要更換繼電器確認(rèn)，再次無法啟動(dòng)，確認(rèn)現(xiàn)場皮帶機(jī)綜保是否正常。

(3)應(yīng)急開機(jī)，單個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障，但現(xiàn)場未及時(shí)處理需要開車時(shí)，上位機(jī)屏蔽相應(yīng)保護(hù)。

(4)設(shè)備檢修時(shí)，需要檢修人員和地面上位機(jī)核對(duì)保護(hù)出現(xiàn)故障是否一致，檢查保護(hù)準(zhǔn)確、可靠性。

注意事項(xiàng)：

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

2.集控員必須時(shí)刻關(guān)注控制臺(tái)界面中各個(gè)皮帶機(jī)，給煤機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況及各部皮帶機(jī)的煤量變化情況，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)停車。

3. 開車前，集控員要利用井下擴(kuò)音系統(tǒng)及語音打點(diǎn)系統(tǒng)警告所有人員遠(yuǎn)離皮帶機(jī)、進(jìn)入安全區(qū)域。

4.開車前，要與井下巡檢員進(jìn)行聯(lián)系，確認(rèn)設(shè)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(jìn)行對(duì)皮帶機(jī)各保護(hù)進(jìn)行試驗(yàn)，確保各保護(hù)正常后方可開車。

6.開車前，要進(jìn)行打點(diǎn)開車，主運(yùn)系統(tǒng)可以不用回點(diǎn)，對(duì)于與各個(gè)采煤或掘進(jìn)頭搭接的皮帶機(jī)，必須進(jìn)行回點(diǎn)后方可開車。與各個(gè)采煤或掘進(jìn)頭搭接的皮帶機(jī)的轉(zhuǎn)載點(diǎn)必須安排崗位司機(jī)，防止大塊矸石、雜物進(jìn)入系統(tǒng)。