山西潞安常村煤礦膠帶機(jī)集中控制系統(tǒng)方案

潞安礦區(qū)位于山西省上黨盆地，是國家重要的煤炭生產(chǎn)基地。礦區(qū)內(nèi)儲(chǔ)量豐富，煤質(zhì)優(yōu)良，現(xiàn)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(fā)熱量的優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤或煉焦配煤。發(fā)熱量每千克為6500千卡左右，灰分在16%左右，三號(hào)煤含硫0.5%以下，適用于煉焦、發(fā)電、動(dòng)力、冶金、化工生產(chǎn)，用途十分廣泛。礦區(qū)地理位置優(yōu)越,交通便利。四鄰有較好的工業(yè)基礎(chǔ)和交通條件，化工、發(fā)電、冶金、機(jī)制等大型企業(yè)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(jīng)鄭州接京廣、隴海，東經(jīng)邯鄲上京九、接同蒲，北經(jīng)太原連石太;新建的長太208國道南通北達(dá)，連通著礦區(qū)公路交通網(wǎng)絡(luò),煤炭外運(yùn)十分便利。

潞安礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，是2000年在原潞安礦務(wù)局的基礎(chǔ)上改制成立的，屬山西省授權(quán)經(jīng)營的12戶國有重點(diǎn)企業(yè)，全國500家最大工業(yè)企業(yè)之一。2001年，潞安礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司作為主發(fā)起人，以下轄王莊、漳村、五陽、常村4對(duì)生產(chǎn)礦井及其選煤廠、石圪節(jié)選煤廠等的經(jīng)營性凈資產(chǎn)作為出資，鄭州鐵路局、日照港務(wù)局、寶鋼集團(tuán)國際經(jīng)濟(jì)貿(mào)易總公司、天脊煤化工集團(tuán)有限公司和潞安工程有限公司等5家發(fā)起人投入貨幣資本，共同發(fā)起設(shè)立了潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司。潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司煤炭產(chǎn)品在國內(nèi)擁有17個(gè)省市的500多家常年用戶,還向日本等國家出口；所產(chǎn)動(dòng)力煤，為山西省名牌產(chǎn)品;所研發(fā)出的以貧煤加工的噴粉煤新產(chǎn)品，填補(bǔ)了市場(chǎng)空白,其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，成為訂立國家標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)。

潞安礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司現(xiàn)控股經(jīng)營和生產(chǎn)經(jīng)營煤炭規(guī)模為1500萬噸/年，其中95%以上為控股經(jīng)營?，F(xiàn)除持有潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司91.51%的股權(quán)外，還有控股和參股的企業(yè)20家；包括西白兔電廠、五陽熱電廠、水泥廠、機(jī)修公司、工程公司、民爆器材公司等生產(chǎn)單位;是一個(gè)以煤-焦-化、煤-電-化為主線，焦化、發(fā)電、機(jī)制、化工、建材、建筑、汽修、林業(yè)、印刷等多種經(jīng)營、綜合發(fā)展的現(xiàn)代化經(jīng)營聯(lián)合體?，F(xiàn)有員工2.8萬余名，固定資產(chǎn)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(tǒng)概述

常村煤礦隸屬潞安礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，設(shè)計(jì)能力年產(chǎn)400萬噸原煤，是我國特大型現(xiàn)代化礦井之一。隨著礦井服務(wù)年限的增長和采區(qū)的進(jìn)一步開拓布局，井下輸煤主要運(yùn)輸工具強(qiáng)力膠帶機(jī)和各采區(qū)膠帶機(jī)需要延長或接力,并且煤流的轉(zhuǎn)載90%是由采區(qū)膠帶機(jī)直接轉(zhuǎn)載到主運(yùn)輸膠帶機(jī)上，這樣就形成運(yùn)輸系統(tǒng)線路長、崗位多、聯(lián)絡(luò)環(huán)節(jié)多等特點(diǎn)，勢(shì)必造成人員增加、分散，不利于安全生產(chǎn)和科學(xué)管理。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用要求，達(dá)到安全可靠運(yùn)行以及減人提效目的，在本項(xiàng)目中采用全球節(jié)點(diǎn)安裝數(shù)量第一的PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，通過集中控制和工業(yè)電視相結(jié)合，對(duì)井下主煤流強(qiáng)力膠帶機(jī)S0、S1、S2.1、S2.2和振動(dòng)給煤機(jī)及煤倉煤位等相關(guān)設(shè)施監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)“主煤流系統(tǒng)集中控制”。

系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)由地面控制中心、傳輸線路、井下分站、相關(guān)保護(hù)裝置組成。

1) 井下分站

每條膠帶分別設(shè)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(wǎng)。

膠帶機(jī)電控系統(tǒng)主要由隔爆兼本安型膠帶機(jī)控制分站、本安型操縱屏以及安全保護(hù)等設(shè)備組成。

·膠帶機(jī)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(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、信息傳輸及網(wǎng)絡(luò)通訊。－裝置有各種繼電器轉(zhuǎn)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(hào)的轉(zhuǎn)換，輸入信號(hào)的隔離、放大及輸出控制外圍設(shè)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(jī)。PLC有通訊接口模塊，可接入PROFIBUS網(wǎng)，并提供完整的控制變量表,控制系統(tǒng)能夠在線診斷，并且其控制程序可在地面主機(jī)在線下載。

·本質(zhì)安全型操作屏

操作屏由液晶顯示器和操作箱組成，對(duì)膠帶機(jī)實(shí)施控制操作和監(jiān)視膠帶的運(yùn)行工況。

－操作屏可以就地監(jiān)視電動(dòng)機(jī)電流、膠帶機(jī)速度、拉線急停和跑偏開關(guān)的動(dòng)作位置等各種保護(hù)狀況以及顯示膠帶機(jī)的正常運(yùn)行工況和各種故障狀態(tài)。

－通過操作屏的各種操作控制按鈕，可以進(jìn)行工作方式選擇和就地控制膠帶機(jī)。

·安全保護(hù)

安全保護(hù)系統(tǒng)具有膠帶機(jī)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(tǒng)等多種保護(hù)和裝置。同時(shí)還設(shè)置有瓦斯監(jiān)測(cè)、CO監(jiān)測(cè)、風(fēng)速監(jiān)測(cè)等傳感器，監(jiān)測(cè)環(huán)境安全方面的信息。

2) 地面控制中心

地面控制中心設(shè)置在礦調(diào)度室附近，主要通過計(jì)算機(jī)和工業(yè)電視對(duì)膠帶機(jī)及相關(guān)設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測(cè)、監(jiān)視和集中控制。主業(yè)電視對(duì)膠帶機(jī)及相關(guān)設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測(cè)、監(jiān)視和集中控制。主要設(shè)備、設(shè)施包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、不間斷電源和工業(yè)電視等?？刂浦行牟捎弥?、從計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備用，當(dāng)其中一臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可自動(dòng)切換到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)，以防止數(shù)據(jù)丟失或控制失控。

3) 傳輸線路

系統(tǒng)以PROFIBUS為主干網(wǎng)，采用鎧裝光纜作為傳輸介質(zhì)。

系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程啟動(dòng)、停止、復(fù)位和測(cè)試功能，并可進(jìn)行地面遠(yuǎn)程編程、故障(保護(hù))屏蔽及控制方式轉(zhuǎn)換、振動(dòng)給煤機(jī)點(diǎn)動(dòng)操作等功能控制。

能實(shí)時(shí)顯示各膠帶機(jī)、相關(guān)設(shè)施及所有信號(hào)狀況，并能方便地進(jìn)行多畫面切換；當(dāng)井下被測(cè)參數(shù)超限、保護(hù)動(dòng)作及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)改變后，給出語音、文字告警提示。

該項(xiàng)目自投入運(yùn)行以來，整個(gè)系統(tǒng)和各個(gè)網(wǎng)絡(luò)及控制部件運(yùn)行良好，未出現(xiàn)任何故障；尤其是在井下比較惡劣的環(huán)境下各分站、操作屏以及通訊網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)行至今依然運(yùn)行良好，充分體現(xiàn)了西門子公司自動(dòng)化產(chǎn)品的高品質(zhì)和優(yōu)良的可靠性，保證了常村煤礦的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益，為集團(tuán)創(chuàng)建全國煤炭名牌企業(yè)做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

本文作者：張申、趙小虎