摘要：本文介紹了一種基于PLC的全礦井膠帶運輸機集中監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)設置了現(xiàn)場控制站和一個控制主站，建立了CC-LINK通訊網(wǎng)絡，實現(xiàn)了對膠帶運輸機系統(tǒng)設備的CRT集中監(jiān)控，取得了提高生產(chǎn)效率、減少現(xiàn)場操作人員、提高安全性的良好效果。 關鍵詞：PLC 集中監(jiān)控 膠帶運輸機 1 前言 煤礦膠帶機集控系統(tǒng)運行安全可靠與否直接影響礦井的經(jīng)濟效益。為提高系統(tǒng)的可靠性和安全性，實施集中監(jiān)控，實現(xiàn)系統(tǒng)的綜合保護和集中監(jiān)控，是十分必要的。 唐山開誠電器有限責任公司生產(chǎn)的智能皮帶機集中控制與監(jiān)測系統(tǒng)是應用于礦山皮帶運輸自動化的高科技產(chǎn)品，本系統(tǒng)是以《煤礦安全規(guī)程》為依據(jù)，總結礦山運輸過程中所出現(xiàn)的事故，本著安全性高、實用性強、具有先進性的特點而研制開發(fā)的新一代綜合控制系統(tǒng)。 集控系統(tǒng)與調(diào)度電話系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)一起，構成一個完整的操作、調(diào)度、監(jiān)視網(wǎng)絡，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控。該系統(tǒng)可實現(xiàn)提高生產(chǎn)效率、降低事故率，減少故障處理時間、減少現(xiàn)場操作人員、提高經(jīng)濟效益。 2 集控系統(tǒng)的描述 目前，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設備提供了非?？煽康目刂茟?。其主要原因，在于它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。 在全球工業(yè)計算機控制領域，圍繞開放式過程控制系統(tǒng)、開放式過程控制軟件、開放式數(shù)據(jù)通信協(xié)議，已經(jīng)發(fā)生巨大變革。隨著PLC(SoftPLC)控制組態(tài)軟件技術的誕生與進一步完善和發(fā)展，安裝有SoftPLC組態(tài)軟件和基于工業(yè)PC過程控制系統(tǒng)正在逐步得到發(fā)展。對于控制軟件來講，是PLC控制器的核心，向工業(yè)用戶提供開放式的編程組態(tài)工具軟件。此外，開放式通信網(wǎng)絡技術也得到了突破，其結果是將PLC融入更加開放的工業(yè)自動化控制。 本系統(tǒng)采用全分布式控制結構。由井下控制站和綜合操作臺構成。綜合操作中心位于地面中央控制室。系統(tǒng)采用日本菱電公司的 AnS和FX系列PLC，控制主站與控制分站之間采用菱電開放的網(wǎng)絡總線結構CC-Link,控制分站與傳感器之間采用距陣結構聯(lián)接，控制主站與綜合操作臺的監(jiān)控上位機之間通過CC-Link總線網(wǎng)絡聯(lián)接?？刂品终矩撠煬F(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)采集和控制，通過監(jiān)控，可對整個系統(tǒng)的設備進行監(jiān)視和集中控制。 本系統(tǒng)是以菱電AnS和FX系列PLC作為主控元件，具有防潮、抗干擾能力強，現(xiàn)場程、易擴展，基本免維護，并能夠實現(xiàn)軟件控制化，自動檢測系統(tǒng)故障等功能。系統(tǒng)采用多臺PLC組成數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡，達到不同的規(guī)?？刂?。完成一個系統(tǒng)內(nèi)多條皮帶全過程的監(jiān)控、監(jiān)測、連同地面指揮管理中心站，構成一個完善的監(jiān)控系統(tǒng)。 3 網(wǎng)絡系統(tǒng) 考慮到煤礦的現(xiàn)場情況和控制距離,在地面控制中心設置控制主站,采用三菱的大中型PLC-AnS系列,網(wǎng)絡選用開放的CC-Link總線,在控制距離大于1200米的兩個控制站間要加中繼器,在皮帶機頭設置控制設備分站?？刂圃O備分站負責現(xiàn)場的信號采集與現(xiàn)場的實時控制。 系統(tǒng)為實時監(jiān)控網(wǎng)絡結構，具備有完善的生產(chǎn)監(jiān)控管理功能，對皮帶運輸主要環(huán)節(jié)及相關的輔助環(huán)節(jié)的生產(chǎn)過程進行實時數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、顯示、記錄打印，對井下運輸皮帶系統(tǒng)進行遠程集中監(jiān)控，同時配合工業(yè)電視系統(tǒng)進行安全圖像監(jiān)視，以確保人員及設備的安全。 監(jiān)控網(wǎng)絡實施后，操作員可在中控室終端上監(jiān)視控制運輸皮帶生產(chǎn)過程，完成對運輸皮帶生產(chǎn)及相關環(huán)節(jié)的“遙測、遙信和遙控”，實現(xiàn)礦井運輸皮帶生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合自動化。 （1）實時運行參數(shù)監(jiān)測。各監(jiān)控系統(tǒng)實時采集生產(chǎn)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(chǎn)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。以上生產(chǎn)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)均可存貯于生產(chǎn)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，及直方圖、餅圖等進行綜合分析。 （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(chǎn)監(jiān)測及管理網(wǎng)絡同步顯示故障設備名稱，并可實現(xiàn)語音報警、實時打印故障功能。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）.優(yōu)化生產(chǎn)計劃。在網(wǎng)絡服務器中建立了綜合歷史數(shù)據(jù)庫，定時將生產(chǎn)、經(jīng)營等數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，制作計劃、生產(chǎn)完成情況的趨勢分析圖表，為今后的生產(chǎn)計劃提供參考；根據(jù)外運下達計劃和設備實際狀態(tài)、倉儲煤量，合理安排生產(chǎn)計劃、設備維修計劃，以最大限度地減少對生產(chǎn)的影響。 4 操作員工作站 根據(jù)監(jiān)控子系統(tǒng)功能，在監(jiān)控中心設置工作站,運輸系統(tǒng)監(jiān)控工作站它們的功能有： （1）根據(jù)操作人員不同，設定不同的使用權限，各司其職； （2）提供交互式全中文界面的操作平臺，各子系統(tǒng)設備運行狀態(tài)及參數(shù)直觀動態(tài)顯示； （3）根據(jù)工藝流程及聯(lián)鎖關系實現(xiàn)各子系統(tǒng)的自動/手動/就地控制； （4）實時設定各種運行、生產(chǎn)工藝參數(shù)； （5）實時監(jiān)視各子系統(tǒng)設備的運行參數(shù)及狀態(tài)，同時將各參數(shù)數(shù)據(jù)貯存在硬盤上，將必要的數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)服務器； （6）實時監(jiān)視各子系統(tǒng)傳感器的當前狀態(tài)及參數(shù)； （7）對各個設備及必要傳感器的故障狀態(tài)實時報警，報警方式為聲光報警。并且打印實時報警，同時將報警數(shù)據(jù)貯存入數(shù)據(jù)服務器，便于統(tǒng)一管理，以便對報警信息進行事故分析； （8）隨時查詢、打印實時趨勢以及任意時間段的歷史趨勢； （9）隨時查詢、打印任意時段歷史數(shù)據(jù)報表。 5 工程師站 工程師站除具有操作員工作站的一切功能外，還具有如下功能。 （1）根據(jù)工藝的調(diào)整在線修改控制器程序，以適 應新工藝的需要； （2）將監(jiān)控系統(tǒng)中有關數(shù)據(jù)進行轉換，進入全礦的信息管理系統(tǒng)中； （3）設置彩色打印機，打印實時的彩色畫面及彩色的趨勢圖； （4）當某個子系統(tǒng)的操作員工作站發(fā)生故障時，可以馬上通過設定操作人員權限，將工程師站轉換成為該子系統(tǒng)的操作員工作站。 6 皮帶運輸監(jiān)控系統(tǒng) 本系統(tǒng)由運輸皮帶機、給煤機等基本設備組成，利用控制設備、通訊模塊、打滑、堆料、超溫、煙霧、縱撕、滅塵、速度、跑偏、煤位等保護,達到皮帶機集中控制與監(jiān)測系統(tǒng)的要求。 系統(tǒng)采用多臺PLC組成數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡，達到不同的規(guī)模控制。完成系統(tǒng)內(nèi)皮帶，給煤機的全工作過程的監(jiān)控、監(jiān)測、連同地面中控室，構成一個完善的監(jiān)控系統(tǒng)。 （1）實現(xiàn)膠帶機運輸系統(tǒng)集中監(jiān)控，實時監(jiān)控設備狀態(tài)和運行參數(shù)，并顯示數(shù)據(jù)曲線，對重要信息在硬盤記錄； （2）控制方式分集控自動/集控手動/就地，三種方式可轉換。正常生產(chǎn)時，使用集控自動方式，設備按工藝要求的順序和流程由中央控制臺自動啟停；集控手動時，可在中央控制臺操作各 設備，無閉鎖和聯(lián)動關系；就地時，在現(xiàn)場操作； （3）啟動設備前由集控臺發(fā)預告信號，預告30秒后，若現(xiàn)場均滿足集控自動啟動條件，設備按順序自動啟動?，F(xiàn)場可用停車鈕停止啟動過程； （4）現(xiàn)場信號箱設起/停車按鈕，現(xiàn)場可隨時停車。若設備由集控啟動，控制系統(tǒng)接到現(xiàn)場停車停號后，可作急停處理，實施故障停車操作； （5）按“技術規(guī)定”膠帶運輸機裝設拉線開關、跑偏保護、低速保護等，這些信號均接入集控系統(tǒng)，參加設備的緊急停車和閉鎖停車； （6）對設備故障和工藝參數(shù)的異常實時報警，并進行聲光提示。一般故障只報警，現(xiàn)場非正常停車或嚴重故障時，故障設備及其上游設備緊急停車，下游設備順煤流延時閉鎖停車。 6.1 系統(tǒng)的主要功能 （1）每臺設備機頭旁均設有就地操作控制箱，上有工作方式轉換開關及就地起停鈕； （2）所有膠帶機上的給煤點均設置堆煤保護和縱向撕裂保護，以防止膠帶機事故的擴大化； （3）所有膠帶機均設有兩極跑偏開關，每隔約50米設置一對跑偏開關，一級跑偏用于故障報警，二級跑偏用于故障停車； （4）所有膠帶運輸機，均設拉線開關，用于緊急情況下的停車，急停拉線開關的安裝間距均確定按50米進行配置，并可擴展下皮帶的跑偏保護，以保證設備和人身安全； （5）擴音電話采用新型的選撥電話系統(tǒng)，安裝間距確定按200米進行配置； （6）水平膠帶機的拉緊裝置為液壓調(diào)節(jié)方式，開誠提供一套膠帶機的松帶檢測傳感器，由PLC控制完成膠帶機的張力自動調(diào)節(jié)功能； （7）在皮帶機頭設置堆煤傳感器，防止皮帶的堆煤事故的發(fā)生； （8）在皮帶機設置皮帶速度傳感器，以檢測皮帶的超速及打滑事故的發(fā)生； （9）在皮帶巷道設置煙霧傳感器，以檢測皮帶巷道的煙霧濃度防止火災事故的發(fā)生； （10）在皮帶機的主滾筒設置溫度傳感器，隨時檢測滾筒的溫度，并配備自動撒水裝置，在滾筒超溫時實現(xiàn)自動撒水并對主滾筒進行降溫； （11）膠帶運輸機每隔約100米設起動預警裝置，設備啟動前發(fā)出預警信號，提示有關人員應立即遠離設備； （12）電機的電流實時監(jiān)測功能可發(fā)現(xiàn)一些機械設備的潛在故障隱患；運行中對電機的電流進行實時監(jiān)測分析，當發(fā)生電流超限或突變時報警，嚴重時停機。 （13）實現(xiàn)對給煤機與皮帶的閉鎖，實現(xiàn)與以前皮帶的閉鎖功能，具有自動、手動、檢修等控制方式； （14）在軟件與硬件上開發(fā)了先進的矩陣控制功能，節(jié)省主電纜的開支； （15）自控系統(tǒng)在性能上具有良好的抗?jié)駸嵝浴?