山西潞安常村煤礦膠帶機集中控制系統方案

潞安礦區位于山西省上黨盆地，是國家重要的煤炭生產基地。礦區內儲量豐富，煤質優良，現開采的煤層主要有瘦煤和貧瘦煤，屬特低硫、低磷、低中灰、高發熱量的優質動力煤或煉焦配煤。發熱量每千克為6500千卡左右，灰分在16%左右，三號煤含硫0.5%以下，適用于煉焦、發電、動力、冶金、化工生產，用途十分廣泛。礦區地理位置優越,交通便利。四鄰有較好的工業基礎和交通條件，化工、發電、冶金、機制等大型企業多，并在不斷興建，煤炭就地消化能力很大。太焦、邯長鐵路縱貫全境，南經鄭州接京廣、隴海，東經邯鄲上京九、接同蒲，北經太原連石太;新建的長太208國道南通北達，連通著礦區公路交通網絡,煤炭外運十分便利。

潞安礦業(集團)有限責任公司，是2000年在原潞安礦務局的基礎上改制成立的，屬山西省授權經營的12戶國有重點企業，全國500家最大工業企業之一。2001年，潞安礦業(集團)有限責任公司作為主發起人，以下轄王莊、漳村、五陽、常村4對生產礦井及其選煤廠、石圪節選煤廠等的經營性凈資產作為出資，鄭州鐵路局、日照港務局、寶鋼集團國際經濟貿易總公司、天脊煤化工集團有限公司和潞安工程有限公司等5家發起人投入貨幣資本，共同發起設立了潞安環保能源開發股份有限公司。潞安環保能源開發股份有限公司煤炭產品在國內擁有17個省市的500多家常年用戶,還向日本等國家出口；所產動力煤，為山西省名牌產品;所研發出的以貧煤加工的噴粉煤新產品，填補了市場空白,其技術標準，成為訂立國家標準的基準。

潞安礦業(集團)有限責任公司現控股經營和生產經營煤炭規模為1500萬噸/年，其中95%以上為控股經營。現除持有潞安環保能源開發股份有限公司91.51%的股權外，還有控股和參股的企業20家；包括西白兔電廠、五陽熱電廠、水泥廠、機修公司、工程公司、民爆器材公司等生產單位;是一個以煤-焦-化、煤-電-化為主線，焦化、發電、機制、化工、建材、建筑、汽修、林業、印刷等多種經營、綜合發展的現代化經營聯合體。現有員工2.8萬余名，固定資產53.8億元，年銷售收入近30億元。

常村礦主煤流集中控制系統概述

常村煤礦隸屬潞安礦業(集團)有限責任公司，設計能力年產400萬噸原煤，是我國特大型現代化礦井之一。隨著礦井服務年限的增長和采區的進一步開拓布局，井下輸煤主要運輸工具強力膠帶機和各采區膠帶機需要延長或接力,并且煤流的轉載90%是由采區膠帶機直接轉載到主運輸膠帶機上，這樣就形成運輸系統線路長、崗位多、聯絡環節多等特點，勢必造成人員增加、分散，不利于安全生產和科學管理。

根據現場實際使用要求，達到安全可靠運行以及減人提效目的，在本項目中采用全球節點安裝數量第一的PROFIBUS現場總線技術，通過集中控制和工業電視相結合，對井下主煤流強力膠帶機S0、S1、S2.1、S2.2和振動給煤機及煤倉煤位等相關設施監測，實現“主煤流系統集中控制”。

系統構成

系統由地面控制中心、傳輸線路、井下分站、相關保護裝置組成。

1) 井下分站

每條膠帶分別設置一套控制裝置， 在本方案中采用SIEMENS S7-300系列PLC，加裝OLM鏈接模塊接入井下PROFIBUS網。

膠帶機電控系統主要由隔爆兼本安型膠帶機控制分站、本安型操縱屏以及安全保護等設備組成。

·膠帶機控制分站

－控制分站采用KJD15礦用隔爆兼本安型控制器，完成整個系統的數據采集、設備控制、信息傳輸及網絡通訊。－裝置有各種繼電器轉換板、中間繼電器、本安電源模塊、接觸器、輸入/輸出隔離板、本安/非本安隔離板等,用于本安/非本安信號的轉換，輸入信號的隔離、放大及輸出控制外圍設備等。

－控制分站的控制核心器件是可編程序控制器，采用SIEMENS公司的S7-300控制器，用于集控、就地、檢修工作方式下，程序控制膠帶機。PLC有通訊接口模塊，可接入PROFIBUS網，并提供完整的控制變量表,控制系統能夠在線診斷，并且其控制程序可在地面主機在線下載。

·本質安全型操作屏

操作屏由液晶顯示器和操作箱組成，對膠帶機實施控制操作和監視膠帶的運行工況。

－操作屏可以就地監視電動機電流、膠帶機速度、拉線急停和跑偏開關的動作位置等各種保護狀況以及顯示膠帶機的正常運行工況和各種故障狀態。

－通過操作屏的各種操作控制按鈕，可以進行工作方式選擇和就地控制膠帶機。

·安全保護

安全保護系統具有膠帶機打滑、堆煤、滿倉、煤位、超溫灑水、煙霧、溫度、沿線急停、跑偏、斷帶、撕裂和語音系統等多種保護和裝置。同時還設置有瓦斯監測、CO監測、風速監測等傳感器，監測環境安全方面的信息。

2) 地面控制中心

地面控制中心設置在礦調度室附近，主要通過計算機和工業電視對膠帶機及相關設施進行監測、監視和集中控制。主業電視對膠帶機及相關設施進行監測、監視和集中控制。主要設備、設施包括工業控制計算機、不間斷電源和工業電視等。控制中心采用主、從計算機實現雙機熱備用，當其中一臺計算機出現故障時，可自動切換到另一臺計算機，以防止數據丟失或控制失控。

3) 傳輸線路

系統以PROFIBUS為主干網，采用鎧裝光纜作為傳輸介質。

系統具有遠程啟動、停止、復位和測試功能，并可進行地面遠程編程、故障(保護)屏蔽及控制方式轉換、振動給煤機點動操作等功能控制。

能實時顯示各膠帶機、相關設施及所有信號狀況，并能方便地進行多畫面切換；當井下被測參數超限、保護動作及設備運行狀態改變后，給出語音、文字告警提示。

該項目自投入運行以來，整個系統和各個網絡及控制部件運行良好，未出現任何故障；尤其是在井下比較惡劣的環境下各分站、操作屏以及通訊網絡經過長時間的運行至今依然運行良好，充分體現了西門子公司自動化產品的高品質和優良的可靠性，保證了常村煤礦的安全生產和經濟效益，為集團創建全國煤炭名牌企業做出了應有的貢獻。

本文作者：張申、趙小虎